DE112016004815B4

DE112016004815B4 - particle detection device

Info

Publication number: DE112016004815B4
Application number: DE112016004815.7T
Authority: DE
Inventors: Go Miyagawa; Masayuki Tamura; Masahiro Yamamoto; Takashi Araki; Toshihiro Sakawa; Masato Katsuno; Manabu Yoshidome
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: DE112016004815T5; WO2017069215A1; US10794811B2; CN108138619A; JP2017078371A; JP6365501B2; US20180313739A1; CN108138619B

Abstract

Partikelerfassungsvorrichtung, aufweisend:einen Elementabschnitt (41), auf welchem Partikel, die in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthalten sind, anhaften sollen;einen Heizer (44), welcher den Elementabschnitt erwärmt;einen Erfassungsabschnitt (70A), welcher eine Partikelmenge basierend auf elektrischen Eigenschaften des Elementabschnitts erfasst;einen Schätzabschnitt (60, 70), welcher ein Wasservolumen in einem Auslassdurchlass der Verbrennungskraftmaschine abschätzt;eine erste Temperatursteuerungsvorrichtung (60B), welche den Sensorabschnitt unter Verwendung des Heizers erwärmt, um zu veranlassen, dass eine Temperatur des Elementabschnitts unter Verwendung des Heizers in einem Temperaturbereich liegt, wenn das abgeschätzte Wasservolumen größer als eine Wasserableitungsschwelle ist, wobei der Elementabschnitt, dessen Temperatur (T0) in dem Temperaturbereich liegt, ein durch Wasser hervorgerufenen Reißen des Elementabschnitts unabhängig von irgendeinem Volumen von Wassertröpfchen, welche den Elementabschnitt bedecken, verhindert;einen Wasserableitungsbestimmungsabschnitt (70C), welcher einen Abschluss der Wasserableitung des Auslassdurchlasses bestimmt, wenn das abgeschätzte Wasservolumen kleiner als die Wasserableitungsschwelle ist; undeine zweite Temperatursteuerungsvorrichtung (60C), welche derart konfiguriert ist, dass diese, wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung abgeschlossen ist, den Elementabschnitt unter Verwendung des Heizers erwärmt, so dass die Temperatur (T1) des Elementabschnitts für eine vorbestimmte Zeitdauer in einem Wasserabweisungstemperaturbereich gehalten wird, wobei der Wasserabweisungstemperaturbereich als eine niedrigere Temperatur als eine Starttemperatur der Verbrennung der Partikel definiert ist und ermöglicht, dass auf dem Elementabschnitt haftendes Wassers unter Verwendung des Heizers abgewiesen wird.A particulate detection device comprising: an element portion (41) on which particulates contained in an exhaust gas of an internal combustion engine are to adhere; a heater (44) which heats the element portion; a detection portion (70A) which detects an amount of particulate based on electrical properties of the element section; an estimation section (60, 70) which estimates a water volume in an exhaust passage of the internal combustion engine; a first temperature control device (60B) which heats the sensor section using the heater to cause a temperature of the element section to be measured using the heater is within a temperature range when the estimated water volume is greater than a water drainage threshold, the element portion whose temperature (T0) is within the temperature range undergoes water-induced cracking of the element portion regardless of any volume of watert droplets covering the element portion are prevented;a water drainage determination section (70C) which determines completion of water drainage of the outlet passage when the estimated water volume is smaller than the water drainage threshold; anda second temperature control device (60C) configured to, when it is determined that water drainage is completed, heat the element portion using the heater so that the temperature (T1) of the element portion is kept in a water repelling temperature range for a predetermined period of time wherein the water repelling temperature range is defined as a lower temperature than a starting temperature of combustion of the particulates and allows water adhered to the element portion to be repelled using the heater.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Partikelerfassungsvorrichtung, welche Partikel erfasst, und insbesondere eine Partikelerfassungsvorrichtung, welche eine Menge an Partikeln erfasst, die in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthalten sind.The present disclosure relates to a particulate matter detection device that detects particulate matter, and more particularly to a particulate matter detection device that detects an amount of particulate matter contained in an exhaust gas of an internal combustion engine.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

Herkömmlich ist eine mit einem Partikelsensor ausgerüstete Vorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung erfasst Partikel (nachfolgend als PM bezeichnet), die in einem Abgas eines Dieselmotors enthalten sind. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Elementabschnitt des Partikelsensors für die Verbrennung von PM in einem vorbestimmten Temperaturbereich gesteuert, nachdem die Partikel erfasst sind, und PM, welche auf dem Elementabschnitt gesammelt sind, werden durch eine Verbrennung entfernt. Ein Betrieb einer Maschine, welche diese Art an Vorrichtung anwendet, kann gestoppt werden, bevor die PM verbrannt werden. In diesem Fall wird sich ein Zustand von PM, welche auf dem Elementabschnitt gesammelt bleiben, während einer Zeitdauer, in welcher die Maschine gestoppt ist, und wenn die Maschine aufgrund einer Umgebungsveränderung neu gestartet wird, verändern. Falls die Erfassung von PM jedoch ausgehend von einem vorhergehenden Zustand, bevor die Maschine gestoppt wurde, fortgesetzt wird, besteht die Gefahr, dass Erfassungsfehler zunehmen werden.Conventionally, a device equipped with a particle sensor is known. This device detects particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in an exhaust gas from a diesel engine. In this known device, an element portion of the particulate sensor is controlled to burn PM in a predetermined temperature range after the particulate is detected, and PM collected on the element portion is removed by burning. An operation of an engine using this type of device can be stopped before the PM is burned. In this case, a state of PM remaining collected on the element portion will change during a period in which the engine is stopped and when the engine is restarted due to an environmental change. However, if the detection of PM is continued from a previous state before the engine was stopped, there is a fear that detection errors will increase.

Ein in der JP 2012 - 12 960 A offenbarter Partikelerfassungssensor führt eine Verbrennungssteuerung durch, um zu einer Inbetriebnahmezeitdauer einer Maschine PM durch eine Verbrennung zu entfernen, die auf einer Oberfläche eines Elementabschnitts gesammelt sind. Falls jedoch ein Elementabschnitt mit Wassertröpfchen aus Wasser in einer Auslassleitung oder einem Abgas bedeckt ist, wenn der Elementabschnitt erwärmt wird, existiert beispielsweise ein Fall, in welchem der Elementabschnitt reißt. Der Partikelerfassungssensor der JP 2012-12960 A berechnet ein Gefahrenlevel von Wassertröpfchen basierend auf einem Betriebszustand der Maschine, dieser wartet, bis das Wasser getrocknet ist, so dass das Gefahrenlevel der Wassertröpfchen in einem akzeptablen Bereich liegt, und führt dann die Verbrennungssteuerung durch.An Indian JP 2012 - 12 960 A The disclosed particulate matter detection sensor performs combustion control to remove PM accumulated on a surface of an element portion by combustion at a starting period of an engine. However, if a member portion is covered with water droplets of water in an exhaust pipe or an exhaust gas when the member portion is heated, there is a case where the member portion is cracked, for example. The particle detection sensor JP 2012-12960 A calculates a water droplet danger level based on an operating state of the engine, waits until the water is dried so that the water droplet danger level is within an acceptable range, and then performs the combustion control.

Ferner offenbart die DE 10 2006 012 476 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines Sensors aus einem keramischen Material, wobei der Sensor auf eine Schockresistenztemperatur aufgeheizt wird, die größer ist als eine spezifizierte B etrieb stemperatur.Furthermore, the DE 10 2006 012 476 A1 a method for operating a sensor, in particular a sensor made of a ceramic material, the sensor being heated to a shock-resistant temperature which is greater than a specified operating temperature.

Zudem offenbart die US 2012 / 0 260 636 A1 eine Abnormitätsbestimmungsvorrichtung für einen Partikelerfassungssensor, welcher einen Sensorelementabschnitt umfasst, der mit Partikeln in Abgas in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine in Kontakt kommt und seinen Ausgang entsprechend einer Menge an PM, die an dem Sensorelementabschnitt haften, ändert. Eine Heizeinrichtung für den Partikelerfassungssensor ist in der Lage, den Sensorelementabschnitt auf eine PM-Eliminierungstemperatur zu heizen, bei der die PM, die an dem Sensorelementabschnitt vorhanden sind, von dem Sensorelementabschnitt eliminiert werden. Eine ECU bestimmt gemäß Ausgangsänderungen des Partikelerfassungssensors, welche während einer Steuerung der Heizeinrichtung auftreten, ob der Partikelerfassungssensor anormal ist.In addition, the U.S. 2012/0 260 636 A1 discloses an abnormality determination device for a particulate matter detection sensor, which includes a sensor element portion that comes into contact with particulate matter in exhaust gas in an exhaust path of an internal combustion engine and changes its output according to an amount of PM adhering to the sensor element portion. A heater for the particulate matter detection sensor is capable of heating the sensor element portion to a PM elimination temperature at which the PM present at the sensor element portion is eliminated from the sensor element portion. An ECU determines whether the particulate matter detection sensor is abnormal according to output changes of the particulate matter detection sensor occurring during control of the heater.

Kurzfassung der ErfindungSummary of the Invention

Technisches ProblemTechnical problem

Kondenswasser in Abgas kann Verunreinigungen, wie beispielsweise Metallkomponenten, die aus Maschinenöl und einer Auslassleitung stammen, oder beispielsweise Komponenten von Additiven, enthalten. Eine Konzentration der Verunreinigungen in dem Kondenswasser wird durch eine Verdampfung von Wasser aufgrund einer Temperaturzunahme des Abgases weiter erhöht, nachdem eine Maschine startet. Falls das Kondenswasser, welches eine hohe Konzentration an Verunreinigungen enthält, an einer Oberfläche des Elementabschnitts haftet, werden diese Verunreinigungen trocknen und verbleiben auf der Oberfläche des Sensorabschnitts. Folglich können Probleme einer funktionalen Verschlechterung des Elementabschnitts oder ein Funktionsverlust davon auftreten.Condensed water in exhaust gas may contain impurities such as metal components derived from engine oil and an exhaust pipe, or components of additives, for example. A concentration of the impurities in the condensed water is further increased by evaporation of water due to a temperature increase of the exhaust gas after an engine starts. If the condensed water containing a high concentration of impurities adheres to a surface of the element section, these impurities will dry and remain on the surface of the sensor section. Consequently, problems of functional deterioration of the element portion or loss of function thereof may occur.

Mit Blick auf die vorstehenden Probleme zielt die vorliegende Offenbarung darauf ab, eine Partikelerfassungsvorrichtung bereitzustellen, welche konfiguriert ist, um ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen davon zu verhindern, wenn der Elementabschnitt getrocknet wird, und um eine Kontamination des Elementabschnitts aufgrund von Verunreinigungen zu verringern.In view of the above problems, the present disclosure aims to provide a particulate detection device configured to prevent water-caused cracking thereof when the element portion is dried and to reduce contamination of the element portion due to impurities.

Die vorliegende Offenbarung entspricht einer Partikelerfassungsvorrichtung, die mit einem Elementabschnitt (41), auf welchem Partikel, die in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthalten sind, anhaften sollen, einem Heizer (44), welcher den Elementabschnitt erwärmt, einem Erfassungsabschnitt (70A), welcher eine Partikelmenge basierend auf elektrischen Eigenschaften des Sensorabschnitts erfasst, und einem Schätzabschnitt (60, 70), welcher ein Wasservolumen in einem Auslassdurchlass der Verbrennungskraftmaschine abschätzt, vorgesehen ist. Vorgesehen ist ebenso eine erste Temperatursteuerungsvorrichtung (60B), welche den Sensorabschnitt unter Verwendung des Heizers erwärmt, um zu veranlassen, dass eine Temperatur des Elementabschnitts unter Verwendung des Heizers in einem Temperaturbereich liegt, wenn das abgeschätzte Wasservolumen größer als eine Wasserableitungsschwelle ist, wobei der Elementabschnitt, dessen Temperatur in dem Temperaturbereich liegt, ein durch Wasser hervorgerufenen Reißen des Elementabschnitts unabhängig von irgendeinem Volumen von Wassertröpfchen, welche den Elementabschnitt bedecken, verhindert, ein Wasserableitungsbestimmungsabschnitt (70C), welcher einen Abschluss der Wasserableitung des Auslassdurchlasses bestimmt, wenn das abgeschätzte Wasservolumen kleiner als die Wasserableitungsschwelle ist, und eine zweite Temperatursteuerungsvorrichtung (60C), welche derart konfiguriert ist, dass diese, wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung abgeschlossen ist, den Elementabschnitt unter Verwendung des Heizers erwärmt, so dass die Temperatur des Elementabschnitts für eine vorbestimmte Zeitdauer in einem Wasserabweisungstemperaturbereich gehalten wird, wobei der Wasserabweisungstemperaturbereich als eine niedrigere Temperatur als eine Starttemperatur der Verbrennung der Partikel definiert ist, was ermöglicht, dass auf dem Elementabschnitt haftendes Wassers unter Verwendung des Heizers abgewiesen bzw. abgestoßen wird.The present disclosure corresponds to a particulate matter detection apparatus provided with an element portion (41) on which particulate matter contained in an exhaust gas of an internal combustion engine is to adhere, a heater (44) which heats the element portion, a detection portion (70A) which has a Amount of particulate matter detected based on electrical characteristics of the sensor section, and an estimation section (60, 70) which estimates a volume of water in an exhaust passage of the internal combustion engine. It is also planned a first temperature controller (60B) heating the sensor portion using the heater to cause a temperature of the element portion to be within a temperature range using the heater when the estimated water volume is greater than a water discharge threshold, the element portion whose temperature is in the temperature range, prevents water-caused cracking of the element portion regardless of any volume of water droplets covering the element portion, a water drainage determination section (70C) which determines completion of water drainage of the outlet passage when the estimated water volume is smaller than the water drainage threshold , and a second temperature control device (60C) configured to, when it is determined that water drainage is completed, heat the element portion using the heater, so that the temperature of the element portion is kept in a water repellency temperature range for a predetermined period of time, the water repellency temperature range being defined as a lower temperature than a starting temperature of combustion of the particulates, which allows water attached to the element portion to be repelled using the heater .

Falls das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass als größer als die Schwelle der Wasserableitung bestimmt wird, erwärmt der Heizer gemäß der vorliegenden Offenbarung den Elementabschnitt und der Elementabschnitt wird in den Temperaturbereich gesteuert, der durch Wasser hervorgerufene Risse des Elementabschnitts verhindert, unabhängig von irgendeinem Volumen der Wassertröpfchen, welche den Elementabschnitt bedecken. Wenn das Volumen des Wassers in dem Auslassdurchlass als größer als die Schwelle der Wasserableitung bestimmt wird, befindet sich der Auslassdurchlass in einem Zustand einer Wasserüberflutung bzw. eines Wassereinbruchs und eine Abgastemperatur ist relativ niedrig. Aus diesem Grund kann die Temperatur des Elementabschnitts als eine Temperatur vorgesehen sein, die höher als die Abgastemperatur ist oder nahe an dieser liegt, auch wenn der Elementabschnitt in dem Temperaturbereich erwärmt wird, welcher die durch Wasser hervorgerufenen Risse des Elementabschnitts unabhängig von irgendeinem Volumen der den Elementabschnitt bedeckenden Wassertröpfchen verhindert. Folglich tritt eine Thermophorese von Verunreinigungen von dem Elementabschnitt zu dem Abgas auf oder eine Thermophorese von Verunreinigungen zu dem Elementabschnitt kann unterdrückt werden. Darüber hinaus wird das durch Wasser hervorgerufene Reißen des Elementabschnitts verhindert und eine Kontamination des Elementabschnitts aufgrund von Verunreinigungen kann ebenso unterdrückt werden.According to the present disclosure, if the water volume in the outlet passage is determined to be larger than the threshold of water drainage, the heater heats the element section and the element section is controlled in the temperature range that prevents water-caused cracking of the element section, regardless of any volume of the water droplets, which cover the element section. When the volume of water in the outlet passage is determined to be larger than the water discharge threshold, the outlet passage is in a water flooding state and an exhaust gas temperature is relatively low. For this reason, the temperature of the element portion can be provided as a temperature higher than or close to the exhaust gas temperature, even if the element portion is heated in the temperature range that the water-caused cracks of the element portion regardless of any volume of the Prevents water droplets covering element section. Consequently, thermophoresis of impurities from the element portion to the exhaust gas occurs, or thermophoresis of impurities to the element portion can be suppressed. In addition, cracking of the element portion caused by water is prevented, and contamination of the element portion due to impurities can also be suppressed.

Wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung des Auslassdurchlasses abgeschlossen ist, ist die Temperatur des Elementabschnitts niedriger als eine Starttemperatur einer Partikelverbrennung. Zusätzlich wird der Elementabschnitt für eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt, um Wasser abzustoßen, das durch den Leidenfrost-Effekt an dem Elementabschnitt haftet. Nachdem die Wasserableitung des Auslassdurchlasses abgeschlossen ist, wird ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Sensorelementes verhindert, auch wenn die Temperatur des Elementabschnitts auf den Wasserabweisungstemperaturbereich erhöht ist. Da das an dem Elementabschnitt haftende Wasser abgestoßen wird, werden folglich keine Verunreinigungen an dem Elementabschnitt anhaften, wodurch die Kontamination des Elementabschnitts aufgrund der Verunreinigungen unterdrückt werden kann. Darüber hinaus wird das durch Wasser hervorgerufene Reißen des Elementabschnitts verhindert, wenn der Elementabschnitt getrocknet wird, und eine Kontamination des Elementabschnitts durch die Verunreinigungen kann ebenso unterdrückt werden.When it is determined that the water drainage of the exhaust passage is completed, the temperature of the element portion is lower than a particulate combustion start temperature. In addition, the panel portion is heated in the water repellency temperature range for a predetermined period of time to repel water adhered to the panel portion by the Leidenfrost effect. After water drainage of the outlet passage is completed, water-caused cracking of the sensor element is prevented even if the temperature of the element portion is increased to the water repelling temperature range. Consequently, since the water attached to the element portion is repelled, impurities will not attach to the element portion, whereby the contamination of the element portion due to the impurities can be suppressed. Moreover, cracking of the element portion caused by water is prevented when the element portion is dried, and contamination of the element portion by the impurities can also be suppressed.

Figurenlistecharacter list

In den beigefügten Abbildungen sind:

1 ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration eines Maschinensystems gemäß jeder von Ausführungsformen zeigt;
2 ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer ECU zeigt, die für jede der Ausführungsformen eingesetzt wird;
3 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen an einem Auslassdurchlass einer Maschine montierten PM-Sensor zeigt;
4 eine schematische Konfiguration, welche einen Elementabschnitt des PM-Sensors und einen Heizabschnitt zeigt;
5 ein funktionelles Blockdiagramm, welches eine Funktion der ECU beispielhaft darstellt;
6 ein funktionelles Blockdiagramm, welches eine Funktion einer Steuerschaltung zeigt;
7 ein Zeitdiagramm, welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit (gleiche Figur (a)), ein Wasservolumen in einem Auslassdurchlass (gleiche Figur (b)) und eine Elementtemperatur (gleiche Figur (c) gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ein Zeitdiagramm einer herkömmlichen Elementtemperatur;
9 ein Diagramm, welches eine Korrespondenz einer Elementtemperatur und eines Widerstands von Wassertröpfchen zeigt;
10 ein Diagramm, welches eine Korrespondenz eines Volumens von Wasser innerhalb des Auslassdurchlasses und einem maximalen Volumen von Wassertröpfchen des Elementabschnitts zeigt;
11 ein Zeitdiagramm einer Temperatur des Elementabschnitts, wenn ein Eindringen von Wasser aufgetreten ist, und wenn das Eindringen von Wasser nicht aufgetreten ist;
12 ein Flussdiagramm, welches eine Reihenfolge eines Prozesses zum Erfassen einer Menge an PM zeigt; und
13 ein Zeitdiagramm einer Fahrzeuggeschwindigkeit (gleiche Figur (a)), eines Wasservolumens innerhalb des Auslassdurchlasses (gleiche Figur (b)) und einer Elementtemperatur (gleiche Figur (c)).

In the attached figures are:

1 12 is a block diagram showing a schematic configuration of an engine system according to each of embodiments;
2 14 is a block diagram showing a schematic configuration of an ECU employed for each of the embodiments;
3 12 is a schematic cross-sectional view showing a PM sensor mounted on an exhaust passage of an engine;
4 a schematic configuration showing an element portion of the PM sensor and a heating portion;
5 12 is a functional block diagram exemplifying a function of the ECU;
6 12 is a functional block diagram showing a function of a control circuit;
7 14 is a time chart showing a vehicle speed (same figure (a)), a water volume in a discharge passage (same figure (b)), and an element temperature (same figure (c) according to the first embodiment;
8th a time chart of a conventional element temperature;
9 a diagram showing a correspondence of an element temperature and a resistance of water droplets;
10 Fig. 14 is a diagram showing a correspondence of a volume of water inside the outlet passage and a maximum volume of water droplets of the element portion;
11 Fig. 14 is a time chart of a temperature of the element portion when water permeation has occurred and when water permeation has not occurred;
12 FIG. 14 is a flowchart showing an order of a process of detecting an amount of PM; FIG. and
13 Fig. 12 is a time chart of a vehicle speed (same figure (a)), a water volume inside the outlet passage (same figure (b)), and an element temperature (same figure (c)).

Ausführungsformenembodiments

Jede Ausführungsform einer Partikelerfassungsvorrichtung (nachfolgend als PM-Erfassungsvorrichtung bezeichnet), welche auf ein in einem Fahrzeug montiertes Maschinensystem angewendet wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es ist ersichtlich, dass in den Figuren das gleiche Bezugszeichen zum Festlegen von Teilen verwendet wird, die bei jeder der Ausführungsformen gleich oder ähnlich sind.Each embodiment of a particulate matter detection device (hereinafter referred to as PM detection device) applied to a vehicle-mounted engine system will be described below with reference to the figures. It will be appreciated that in the figures the same reference number is used to identify parts that are the same or similar in each of the embodiments.

(Erste Ausführungsform)(First embodiment)

Zunächst ist eine Konfiguration eines Maschinensystems 10 einer ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Maschinensystem 10 mit einer Maschine bzw. einem Motor 20 vorgesehen. Die Maschine 20 (Verbrennungskraftmaschine) entspricht beispielsweise einem Dieselmotor. Die Maschine 20A ist mit einem Einlassdurchlass 12 und einem Auslassdurchlass 13 verbunden. Eine Abgasreinigungsvorrichtung 14 ist an dem Auslassdurchlass 13 montiert. Die Abgasreinigungsvorrichtung 14 ist konfiguriert, um giftige Komponenten aus dem von der Maschine 12 ausgestoßenen Abgas zu entfernen. Die giftigen Komponenten entsprechen PM, beispielsweise Stickoxiden und Kohlenstoffverbindungen, wie HC (Kohlenwasserstoffe) und CO (Kohlenmonoxid), welche aus nicht verbranntem Kraftstoff oder aus einer unvollständigen Verbrennung erzeugt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist bei der Abgasreinigungsvorrichtung 14 insbesondere ein PM-Aufnahmefilter 15 vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 14 entspricht einer bekannten Konfiguration und daher ist auf weitere Details verzichtet.First, a configuration of an engine system 10 of a first embodiment will be described. As in 1 As shown, the engine system 10 is provided with an engine 20 . The engine 20 (internal combustion engine) corresponds to a diesel engine, for example. The engine 20A is connected to an intake port 12 and an exhaust port 13 . An exhaust gas purification device 14 is mounted on the exhaust passage 13 . The exhaust gas purification device 14 is configured to remove noxious components from the exhaust gas emitted from the engine 12 . The toxic components correspond to PM such as nitrogen oxides and carbon compounds such as HC (hydrocarbons) and CO (carbon monoxide) which are generated from unburned fuel or from incomplete combustion. Specifically, in the present embodiment, the exhaust gas purification device 14 is provided with a PM collection filter 15 . The exhaust gas cleaning device 14 corresponds to a known configuration and therefore further details are omitted.

Das Maschinensystem 10 ist mit einem Temperatursensor 16 und einer PM-Erfassungsvorrichtung 80 ausgerüstet. Der Temperatursensor 16 ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Auslassdurchlasses 13 im Vergleich zu der Abgasreinigungsvorrichtung 14 angeordnet und konfiguriert, um eine Abgastemperatur zu überwachen. Eine später beschriebene ECU (elektronische Steuerungseinheit) 70 überwacht die Abgasreinigungsvorrichtung 14 und einen Zustand des PM-Aufnahmefilters 15 basierend auf der Abgastemperatur. Falls ein Betrag an aufgenommenen PM eine zulässige Kapazität übersteigt, wird eine Regenerationssteuerung durchgeführt.The engine system 10 is equipped with a temperature sensor 16 and a PM detector 80 . The temperature sensor 16 is arranged on an upstream side of the exhaust passage 13 compared to the exhaust gas purification device 14 and configured to monitor an exhaust gas temperature. An ECU (Electronic Control Unit) 70 described later monitors the exhaust gas purification device 14 and a state of the PM trap filter 15 based on the exhaust gas temperature. If an amount of ingested PM exceeds an allowable capacity, regeneration control is performed.

Die PM-Erfassungsvorrichtung 80 ist mit einem PM-Sensor 50, einer SCU 60 (Systemsteuerungseinheit) und einer ECU 70 ausgerüstet.The PM detection device 80 is equipped with a PM sensor 50 , an SCU 60 (system control unit), and an ECU 70 .

Der PM-Sensor 50 ist im Vergleich zu der Abgasreinigungsvorrichtung 14 auf einer stromabwärtigen Seite des Auslassdurchlasses 13 angeordnet und konfiguriert, um PM zu erfassen, welche den PM-Aufnahmefilter 15 durchlaufen und stromabwärts davon strömen. Nachfolgend wird eine Konfiguration des PM-Sensors 50 unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Der PM-Sensor 50 ist mit einem Sensorabschnitt 40, einem Abdeckungskörper 400, einem zylindrischen Gehäuse 500 und einem zylindrischen Isolator 600 vorgesehen. Das zylindrische Gehäuse 500 ist an einer Durchlasswand des Auslassdurchlasses 13 fixiert. Der zylindrische Isolator 600 ist im Inneren des zylindrischen Gehäuses 500 gehalten. Der Abdeckungskörper 400 ist mit einem leeren Innenraum ausgebildet und an einem unteren Endabschnitt des zylindrischen Gehäuses 500 fixiert. Der Abdeckungskörper 400 steht in das Innere des Auslassdurchlasses 13 vor. Ein Abschnitt einer oberen Hälfte des Sensorabschnitts 40 ist in den zylindrischen Isolator 600 eingefügt und daran fixiert. Eine jeweilige untere Hälfte des Sensorabschnitts 40 ist in dem leeren Raum des Abdeckungskörpers 400 positioniert. Durchgangslöcher 410 und 411 sind auf einem jeweiligen Bodenabschnitt und einem Seitenabschnitt des Abdeckungskörpers 400 vorgesehen, so dass das Abgas in diese ein- und von diesen ausströmen kann. Das Abgas, welches PM enthält, entspricht Abgas, welches den PM-Aufnahmefilter 15 durchlaufen hat.The PM sensor 50 is arranged on a downstream side of the exhaust passage 13 compared to the exhaust gas purification device 14 and is configured to detect PM passing through the PM trap filter 15 and flowing downstream thereof. A configuration of the PM sensor 50 will be explained below with reference to FIG 3 and 4 described. The PM sensor 50 is provided with a sensor portion 40, a cover body 400, a cylindrical case 500, and a cylindrical insulator 600. As shown in FIG. The cylindrical case 500 is fixed to a passage wall of the outlet passage 13 . The cylindrical insulator 600 is held inside the cylindrical case 500 . The cover body 400 is formed with an empty inner space and is fixed to a lower end portion of the cylindrical case 500 . The cover body 400 protrudes inside the exhaust passage 13 . An upper half portion of the sensor portion 40 is inserted into and fixed to the cylindrical insulator 600 . Each lower half of the sensor portion 40 is positioned in the empty space of the cover body 400 . Through holes 410 and 411 are provided on a respective bottom portion and a side portion of the cover body 400 so that the exhaust gas can flow in and out of them. The exhaust gas containing PM corresponds to exhaust gas that has passed through the PM collection filter 15 .

Der Sensorabschnitt 40 des PM-Sensors 50 ist aus dem Elementabschnitt 41 und einem Heizabschnitt 47 konfiguriert bzw. aufgebaut. Der Elementabschnitt 41 ist mit einem Paar von kammförmigen Elektroden 42 und 43 vorgesehen, die auf der Oberseite einer Oberfläche 45a eines Isolationssubstrats 45 ausgebildet sind. Das eine Paar der Elektroden 42 und 43 ist angeordnet, so dass diese einander mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen gegenüberliegen. Das eine Elektrodenpaar 42 und 43 ist mit der Steuerschaltung 61 der SCU 60 verbunden. Das Isolationssubstrat 45 ist aus elektrisch isolierenden Materialien und Keramikmaterial, welche einen herausragenden Wärmewiderstand besitzen, beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Berylliumoxid, Mullit und Siliziumnitrid, ausgebildet. Diese Materialien werden unter Verwendung von bekannten Verfahren, wie beispielsweise einem Abstreifmesserverfahren oder einem Druckformverfahren, in einer flachen Plattengestalt ausgebildet. Die in dem Abgas enthaltenen PM, welche von den Durchgangslöchern 410 und 411 in die PM-Erfassungsvorrichtung strömen, haften an dem Elementabschnitt 41 bzw. werden dort abgelagert. Da beispielsweise Russ mit einer Leitfähigkeit in den PM enthalten ist, fällt ein elektrischer Widerstand zwischen den Elektroden auf ein vorbestimmtes Niveau ab, wenn die PM zwischen den Elektroden 42 und 43 haften. Das heißt, sobald PM zwischen den Elektroden haften, werden elektrische Eigenschaften des Elementabschnitts 41 verändert.The sensor section 40 of the PM sensor 50 is configured of the element section 41 and a heating section 47 . The element portion 41 is provided with a pair of comb-shaped electrodes 42 and 43 formed on top of a surface 45a of an insulating substrate 45 are trained. One pair of the electrodes 42 and 43 are arranged so as to face each other with a predetermined distance therebetween. One pair of electrodes 42 and 43 is connected to the control circuit 61 of the SCU 60 . The insulating substrate 45 is formed of electrically insulating materials and ceramics excellent in heat resistance, such as alumina, zirconia, beryllia, mullite, and silicon nitride. These materials are formed into a flat plate shape using known methods such as a doctor blade method or a compression molding method. The PM contained in the exhaust gas flowing into the PM detection device from the through holes 410 and 411 adheres to the element portion 41 . For example, since carbon black having a conductivity is contained in the PM, when the PM is stuck between the electrodes 42 and 43, an electric resistance between the electrodes drops to a predetermined level. That is, once PM adhere between the electrodes, electrical properties of the element portion 41 are changed.

Der Heizabschnitt 47 ist aus dem Heizer 44 konfiguriert, der auf einer Oberseite einer Oberfläche 46a eines Isolationssubstrats 46 ausgebildet ist. Das Isolationssubstrat 46 wird durch das gleiche Verfahren ausgebildet, das für das Isolationssubstrat 45 verwendet wird. Der Heizer 44 ist mit einem Heizschalter der SCU 60 verbunden. Der Heizabschnitt 47 ist bei einer Position direkt unter den Elektroden 42 und 43 angeordnet. Der Heizabschnitt 47 erwärmt den Elementabschnitt in einem vorbestimmten Temperaturbereich wirkungsvoll. Es ist anzumerken, dass die Isolationssubstrate 45 und 46 zu einem vereinheitlicht sein können. Das heißt, es kann ebenso eine Konfiguration vorgesehen sein, bei welcher der Heizer 44 in dem Isolationssubstrat 45 des Elementabschnitts 41 eingebaut ist und der Sensorabschnitt 40 lediglich aus dem Elementabschnitt 41 aufgebaut ist.The heating section 47 is configured of the heater 44 formed on an upper surface of a surface 46a of an insulating substrate 46 . The insulating substrate 46 is formed by the same method used for the insulating substrate 45. FIG. The heater 44 is connected to a heater switch of the SCU 60. The heating section 47 is arranged at a position just below the electrodes 42 and 43 . The heating section 47 efficiently heats the element section in a predetermined temperature range. Note that the insulating substrates 45 and 46 may be unified into one. That is, a configuration in which the heater 44 is built in the insulating substrate 45 of the element portion 41 and the sensor portion 40 is constructed of only the element portion 41 may also be provided.

Die SCU 60 ist mit einer Steuerschaltung 61 und einem Heizschalter 62 ausgerüstet. Der Heizschalter 62 entspricht einer Leistungsquelle, welche Strom zu dem Heizer 44 führt. Die Steuerschaltung 61 erfasst einen elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 42 und 43 und überträgt elektrische Signale entsprechend dem erfassten elektrischen Widerstand zu der ECU 70. Die Steuerschaltung 61 kommuniziert mit der ECU 70 in einer geeigneten Art und Weise, um gegenseitig Informationen auszutauschen. Die Steuerschaltung 61 steuert einen Betrieb des Heizschalters 62 und diese steuert eine Temperatur des Heizers 44. Das heißt, die Steuerschaltung 61 steuert eine Temperatur des Elementabschnitts 41, welcher durch den Heizer 44 erwärmt wird. Die Steuerschaltung 61 aktualisiert einen zweiten Schätzabschnitt 60A, eine erste Temperatursteuerungsvorrichtung 60B, eine zweite Temperatursteuerungsvorrichtung C und eine dritte Temperatursteuerungsvorrichtung D.The SCU 60 is equipped with a control circuit 61 and a heater switch 62 . The heater switch 62 corresponds to a power source that supplies current to the heater 44 . The control circuit 61 detects an electrical resistance between the electrodes 42 and 43 and transmits electrical signals corresponding to the detected electrical resistance to the ECU 70. The control circuit 61 communicates with the ECU 70 in an appropriate manner to mutually exchange information. The control circuit 61 controls an operation of the heating switch 62 and controls a temperature of the heater 44. That is, the control circuit 61 controls a temperature of the element portion 41 heated by the heater 44. FIG. The control circuit 61 updates a second estimating section 60A, a first temperature control device 60B, a second temperature control device C, and a third temperature control device D.

Die ECU 70 ist beispielsweise hauptsächlich aus einer CPU 70E (zentrale Verarbeitungseinheit), einem Speicher, beispielsweise einem ROM 70F (Nurlesespeicher), einem Speicher, beispielsweise einem RAM 70G (Direktzugriffsspeicher) und einem Mikrocomputer 701, der beispielsweise mit I/0:70H ausgerüstet ist, konfiguriert. Der ROM 70F dient als ein nicht flüchtiges Aufnahmemedium. Wie in 5 gezeigt ist, aktualisiert die ECU 70 funktional einen Erfassungsabschnitt 70A, einen ersten Schätzabschnitt 70B, einen Wasserableitungsbestimmungsabschnitt 70C und einen Trocknungsbestimmungsabschnitt D, wie nachfolgend beschrieben. Das funktionelle Blockdiagramm aktualisiert eine Funktion der CPU 70E. Das heißt, die CPU 70E liest ein in dem ROM 70F im Vorhinein gespeichertes Programm aus und führt das Programm gemäß einem Ablauf aus, der nachfolgend detailliert beschrieben ist. Ein Programm, welches einem Prozess unterliegt, um eine Menge an PM zu erfassen, ist in diesem Programm enthalten. Dieser Prozess, welcher in 12 gezeigt ist, wird nachfolgend beschrieben. Der RAM 70G wird zum temporären Speichern von Daten verwendet. Die Daten beziehen sich hier auf Daten, die unter dem Management der CPU 70E aktuell ausgeführt werden. Die I/O:70H dient als eine Schnittstelle einer Eingabe und Ausgabe von Informationen zwischen der Maschine 20 und der SCU 60. Der Erfassungsabschnitt 70A erfasst den Betrag an PM basierend auf den elektrischen Eigenschaften des Elementabschnitts 41. Das heißt, der Erfassungsabschnitt 70A erfasst die Menge an PM aus elektrischen Signalen, die von der Steuerschaltung übertragen werden, und beispielsweise einem Kennfeld, das eine Beziehung zwischen den elektrischen Signalen und einer Menge an PM zeigt. Die ECU 70 führt eine Steuerung der Maschine 20 und eine Regenerationssteuerung des PM-Aufnahmefilters 15 aus.For example, the ECU 70 is mainly composed of a CPU 70E (Central Processing Unit), a memory such as a ROM 70F (Read Only Memory), a memory such as a RAM 70G (Random Access Memory), and a microcomputer 701 equipped with I/0:70H, for example is configured. The ROM 70F serves as a non-volatile recording medium. As in 5 1, the ECU 70 functionally updates a detection section 70A, a first estimation section 70B, a drainage determination section 70C, and a drying determination section D, as described below. The functional block diagram updates a function of the CPU 70E. That is, the CPU 70E reads out a program stored in the ROM 70F in advance, and executes the program according to a flow which will be detailed later. A program subject to a process to collect a quantity of PM is included in this program. This process, which 12 shown will be described below. The RAM 70G is used to store data temporarily. The data here refers to data that is currently being executed under the management of the CPU 70E. The I/O:70H serves as an interface of input and output of information between the engine 20 and the SCU 60. The detecting section 70A detects the amount of PM based on the electrical characteristics of the element section 41. That is, the detecting section 70A detects the Amount of PM from electric signals transmitted from the control circuit and, for example, a map showing a relationship between the electric signals and an amount of PM. The ECU 70 performs control of the engine 20 and regeneration control of the PM trap filter 15 .

Nachfolgend wird ein detaillierter Betrieb der PM-Erfassungsvorrichtung 80 unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Falls eine Abnormalität des PM-Aufnahmefilters auftritt und es schwierig wird, PM in der üblichen Art und Weise aufzunehmen, wird die Menge an auf der stromabwärtigen Seite des PM-Filters ausgestoßenen PM plötzlich zunehmen. Die ECU 70 ist konfiguriert, um die erfasste Menge an PM zu überwachen, wobei die ECU 70, falls die Menge an PM deutlich größer als die übliche Menge ist, bestimmt, dass der PM-Aufnahmefilter 15 abnormal ist. Jedoch wird, auch wenn der PM-Aufnahmefilter 15 normal ist, ein Widerstand zwischen Elektroden verringert und eine Präzision der PM-Erfassung wird ebenso abnehmen, sobald eine Menge der bei dem Elementabschnitt gesammelten PM eine vorgegebene Menge überschreitet. Daher werden, sobald sich die Menge an PM bei dem Elementabschnitt bis zu einem bestimmten Niveau angesammelt hat, die gesammelten PM vorzugsweise durch das Durchführen einer Sensorregenerationssteuerung verbrannt und entfernt.A detailed operation of the PM detection device 80 will be described below with reference to the figures. If an abnormality of the PM capture filter occurs and it becomes difficult to capture PM in the usual manner, the amount of PM discharged on the downstream side of the PM filter will suddenly increase. The ECU 70 is configured to monitor the detected amount of PM, and if the amount of PM is significantly larger than the usual amount, the ECU 70 determines that the PM collection filter 15 is abnormal. However, even if the PM pickup filter 15 is normal, a resistance between electrodes is reduced and precision of PM detection will also decrease once an amount of PM collected at the element portion exceeds a predetermined amount. Therefore, once the amount of PM accumulates at the element portion to a certain level, the accumulated PM is preferably burned and removed by performing sensor regeneration control.

Bevor die Sensorregenerationssteuerung ausgeführt wird, besteht jedoch eine Situation, in welcher ein Betrieb der Maschine 20 gestoppt ist. Wenn die Maschine 20 in diesem Fall neu gestartet wird, kann sich ein Zustand der auf dem Elementabschnitt 41 verbleibenden PM ausgehend von einem Zustand davon, als die Maschine gestoppt war, verändern. Falls die Maschine 20 beispielsweise gestoppt wird, wenn die Temperatur des Auslassdurchlasses 13 hoch ist, wird dann in Betracht gezogen, dass lediglich lösliche organische Anteile (SOF) der auf dem Elementabschnitt 41 verbleibenden PM verdampft werden. Falls die Maschine 20 in dem Zustand gestoppt und anschließend neu gestartet wird, in welchem PM auf dem Elementabschnitt 41 zurückbleiben, wird folglich in Betracht gezogen, dass eine fehlerhafte Differenz eines Ausgangs des PM-Sensors 50 auftreten wird.However, before the sensor regeneration control is executed, there is a situation where operation of the engine 20 is stopped. In this case, when the engine 20 is restarted, a state of the PM remaining on the element portion 41 may change from a state when the engine was stopped. For example, if the engine 20 is stopped when the temperature of the exhaust passage 13 is high, then it is considered that only soluble organic compounds (SOF) of the PM remaining on the element portion 41 are vaporized. Therefore, if the engine 20 is stopped and then restarted in the state where PM remain on the element portion 41, it is considered that an erroneous difference of an output of the PM sensor 50 will occur.

An diesem Punkt wird, sobald die Maschine 20 neu gestartet ist, Strom zu dem Heizer 44 geführt und der Elementabschnitt 41 wird auf eine Verbrennungstemperatur T2 erwärmt, die einer Temperatur in einem Verbrennungstemperaturbereich (beispielsweise ab 650 °C) entspricht, um die PM zu verbrennen. Nachdem die auf dem Elementabschnitt 41 verbleibenden PM durch die Verbrennung entfernt sind, wird berücksichtigt, dass die Erfassung an PM neu gestartet wird. Die Temperatur des Elementabschnitts 41 wird als eine Temperatur des Heizers 44 betrachtet und die Temperatur des Heizers 44 wird aus einem Widerstandswert des Heizers 44 berechnet. Daher kann die Temperatur des Elementabschnitts 41 durch Einrichten des Temperatursensors bei dem Elementabschnitt 41 und durch eine Erfassung davon erlangt werden.At this point, once the engine 20 is restarted, current is supplied to the heater 44 and the element portion 41 is heated to a combustion temperature T2 corresponding to a temperature in a combustion temperature range (for example, from 650°C) to burn the PM . After the PM remaining on the element portion 41 is removed by the combustion, it is considered that the detection of PM is restarted. The temperature of the element portion 41 is regarded as a temperature of the heater 44, and the temperature of the heater 44 is calculated from a resistance value of the heater 44. FIG. Therefore, the temperature of the element portion 41 can be obtained by installing the temperature sensor at the element portion 41 and detecting it.

Wasserdampf, der in dem Abgas enthalten ist, wird während einer Zeitdauer, in welcher die Maschine 20 abgeschaltet ist, und bei einer Inbetriebnahmezeitdauer der Maschine 20 kondensiert, und eine Ansammlung des Kondenswassers in dem Auslassdurchlass tritt häufig auf. Sobald sich das Kondenswasser in dem Auslassdurchlass ansammelt, strömt das Kondenswasser von den Durchgangslöchern 410 und 411 in den Abdeckungskörper 400, und der Elementabschnitt 41 und der Heizabschnitt 47 werden mit Wassertröpfchen bedeckt. Falls ein Erwärmen in dem Verbrennungsbereich des Elementabschnitts 41 und des Heizabschnitts 47 in einem Zustand durchgeführt werden, in welchem diese mit den Wassertröpfchen bedeckt sind, wird ein durch Wasser hervorgerufenes Rei-ßen des jeweiligen Isolationssubstrats 45 des Elementabschnitts 41 und des Isolationssubstrats 46 des Heizabschnitts 47 auftreten. Um das durch Wasser hervorgerufene Rei-ßen zu verhindern, wird die Beseitigung von PM durch eine Verbrennung nach einem Abwarten, bis der Sensorabschnitt 40 trocken ist, durchgeführt. Herkömmlich wird Wasser durch eine Zunahme der Abgastemperatur verdampft, nachdem die Maschine 20 gestartet ist, und PM werden durch eine Verbrennung entfernt, nachdem der Sensor 40 getrocknet wurde, wie in 8 gezeigt ist.Water vapor contained in the exhaust gas is condensed during a period in which the engine 20 is stopped and in a starting period of the engine 20, and accumulation of the condensed water in the exhaust passage frequently occurs. Once the condensed water accumulates in the outlet passage, the condensed water flows into the cover body 400 from the through holes 410 and 411, and the element portion 41 and the heating portion 47 are covered with water droplets. If heating is performed in the combustion region of the element section 41 and the heating section 47 in a state where they are covered with the water droplets, water-caused cracking of the respective insulating substrate 45 of the element section 41 and the insulating substrate 46 of the heating section 47 appear. In order to prevent the water-caused cracking, the elimination of PM by combustion is performed after waiting until the sensor portion 40 is dry. Conventionally, water is vaporized by an increase in exhaust gas temperature after the engine 20 is started, and PM is removed by combustion after the sensor 40 is dried, as in FIG 8th is shown.

Kondenswasser kann jedoch Verunreinigungen, wie beispielsweise Metallkomponenten, Calciumsulfat und Magnesiumsulfat, umfassen. Diese Verunreinigungen sind als Asche bezeichnet, welche isolierenden Substanzen entsprechen, die aus Metallkomponenten abgeleitet sind, wie Calcium, das in Maschinenöl enthalten ist, und ebenso aus Schwefel, welcher in Kraftstoff enthalten ist. Sobald das kondensierte Wasser verdampft, nimmt eine Konzentration der Verunreinigungen in dem Kondenswasser zu. Falls Wasser verdampft, wenn der Elementabschnitt 41 mit Wassertröpfchen bedeckt ist, werden Verunreinigungen getrocknet und bleiben daher auf der Oberfläche 45a zurück, welche mit den Elektroden 42 und 43 des Elementabschnitts 41 ausgebildet ist. Folglich wird der Elementabschnitt 41 kontaminiert bzw. verunreinigt. Falls der Elementabschnitt 41 verunreinigt ist, kann sich eine Funktion des PM-Sensors 50 verschlechtern oder diese kann sogar verloren gehen.However, condensed water may include impurities such as metal components, calcium sulfate, and magnesium sulfate. These impurities are referred to as ash, which correspond to insulating substances derived from metal components such as calcium contained in engine oil and also sulfur contained in fuel. As the condensed water evaporates, a concentration of impurities in the condensed water increases. If water evaporates when the element portion 41 is covered with water droplets, impurities are dried and therefore remain on the surface 45 a formed with the electrodes 42 and 43 of the element portion 41 . Consequently, the element portion 41 becomes contaminated. If the element portion 41 is contaminated, a function of the PM sensor 50 may deteriorate or even be lost.

Als eine Maßnahme zum Verhindern einer Verunreinigung des Elementabschnitts 41 wird die Erzeugung des Leidenfrost-Effekts als ein Verfahren zum Abstoßen des Kondenswassers in Betracht gezogen. Sobald der Leidenfrost-Effekt auftritt, wird zwischen einer Oberfläche 41a des Elementabschnitts 41 und dem Kondenswasser eine Phase aus Wasserdampf gebildet und das Kondenswasser gleitet von der Oberfläche 41a ab, ohne mit der Oberfläche 41a in Kontakt zu kommen. Folglich kann durch Erwärmen des Elementabschnitts 41 auf eine Wasserabweisungstemperatur T1 des Wasserabweisungstemperaturbereichs, in welchem der Leidenfrost-Effekt auftritt, bevor die PM durch eine Verbrennung entfernt werden, eine Verunreinigung des Elementabschnitts 41 verhindert werden, und ein Abschrecken des Elementabschnitts 41 aufgrund des Anhaftens des Kondenswassers kann ebenso verhindert werden, wie in 7 gezeigt ist.As a measure for preventing contamination of the element portion 41, generation of the Leidenfrost effect is considered as a method for repelling the condensed water. Once the Leidenfrost effect occurs, a phase of water vapor is formed between a surface 41a of the element portion 41 and the condensed water, and the condensed water slides off the surface 41a without contacting the surface 41a. Consequently, by heating the element portion 41 to a water repellency temperature T1 of the water repellency temperature range in which the Leidenfrost effect occurs before the PM is removed by combustion, contamination of the element portion 41 can be prevented and the element portion 41 can be quenched due to adhesion of the condensed water can also be prevented, as in 7 is shown.

Der Wasserabweisungstemperaturbereich entspricht einem Temperaturbereich, der als eine niedrigere Temperatur als die Starttemperatur der PM-Verbrennung definiert ist, und in welchem ein an dem Elementabschnitt 41 haftendes Wasser abgestoßen wird. Insbesondere erstreckt sich der Bereich von 300 °C bis 800 °C, beispielsweise 350 °C bis 600 °C.The water repellency temperature range corresponds to a temperature range defined as a lower temperature than the PM combustion start temperature and in which a water adhering to the element portion 41 is repelled. In particular, the range extends from 300°C to 800°C, for example 350°C to 600°C.

Der Wasserabweisungstemperaturbereich, in welchem der Leidenfrost-Effekt auftritt, entspricht einem relativ hohen Temperaturbereich. Falls sich der Auslassdurchlass 13 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, ist folglich ein Volumen von Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41 groß, und falls der Elementabschnitt 41 in diesem Zustand in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird, kann ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Elementabschnitts 41 und des Heizabschnitts 47 auftreten. Der Zustand mit eingedrungenem Wasser entspricht einem Zustand, in welchem sich Wasser in dem Auslassdurchlass 13 angesammelt hat. Bedingungen, bei welchen das Eindringen von Wasser in dem Auslassdurchlass 13 auftreten kann, bestehen in einer Situation von starkem Regen, beispielsweise wenn Wasser von außen in den Auslassdurchlass 13 strömt und sich dieses Wasser im Inneren des Auslassdurchlasses 13 sammelt. Zusätzlich wird bei solchen Bedingungen berücksichtigt, dass die Temperatur des Auslassdurchlasses 13 niedrig ist und ein Volumen des Kondenswassers, welches aus der Kondensation erzeugt wird, relativ groß ist. Es ist anzumerken, dass das Volumen des Wassers dem Volumen von Wassertröpfchen entspricht, welche auf den Elementabschnitt 41 fallen. Außerdem besitzen das Volumen der Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41 und ein Volumen der Wassertröpfchen des Sensorabschnitts 40, welcher aus dem Elementabschnitt 41 und dem Heizabschnitt 47 besteht, eine vorbestimmte Beziehung.The water repellency temperature range in which the Leidenfrost effect occurs corresponds to a relatively high temperature range. Consequently, if the outlet passage 13 is in the water-penetrated state, a volume of water droplets of the element portion 41 is large, and if the element portion 41 is heated in the water repellency temperature range in this state, water-caused cracking of the element portion 41 and the heating portion may occur 47 occur. The water infiltrated state corresponds to a state in which water has accumulated in the outlet passage 13 . Conditions under which the intrusion of water into the outlet passage 13 may occur are in a heavy rain situation, for example, when water flows into the outlet passage 13 from the outside and this water collects inside the outlet passage 13 . In addition, under such conditions, it is considered that the temperature of the outlet passage 13 is low and a volume of condensed water generated from the condensation is relatively large. It is noted that the volume of water corresponds to the volume of water droplets falling on the element portion 41 . In addition, the volume of water droplets of the element section 41 and a volume of water droplets of the sensor section 40 composed of the element section 41 and the heating section 47 have a predetermined relationship.

Wie hierin vorstehend beschrieben ist, besteht eine Gefahr, dass der Elementabschnitt 41 verunreinigt wird, falls Wasser verdampft, wenn der Elementabschnitt 41 mit den Wassertröpfchen bedeckt ist. Daher kann, falls das Volumen der Wassertröpfchen sehr groß ist, der Elementabschnitt 41 verunreinigt werden, wenn das Volumen der Wassertröpfchen in dem Wasserabweisungstemperaturbereich auf das Level verringert wird, bei welchem das durch Wasser hervorgerufene Reißen des Elementabschnitts nicht auftreten wird, wodurch die Abgastemperatur ansteigt. In 9 ist eine Beziehung zwischen der Elementtemperatur und einem Widerstandsvolumen der Wassertröpfchen mit einer gekrümmten Linie gezeigt. Das Widerstandsvolumen von Wassertröpfchen entspricht einem Volumen, bei welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen nicht auftreten wird (ein Minimalwert, um einen Wasserriss herbeizuführen). Eine Innenseite der Kurse (untere Seite), insbesondere ein Punkt einer Ursprungsseite, entspricht einem Bereich, in welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen nicht auftreten wird. Im Gegensatz dazu entspricht eine Außenseite der Kurve (obere Seite) einem Bereich, in welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen auftreten wird. Es gibt einen Temperaturbereich, der in 9 mit einer Schraffur angegeben ist, in welchem ein Reißen des Elementabschnitts 41 unabhängig von dem Volumen der Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41 nicht herbeigeführt wird. Falls das Volumen an Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41 sehr groß ist, ist es daher vorzuziehen, dass der Elementabschnitt 41 mit einer Temperatur T0 erwärmt wird, welche dem Temperaturbereich entspricht, der zu keinem Reißen des Elementabschnitts 41 führt, bis das Volumen der Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41 auf ein bestimmtes Level abnimmt, wie in 7 gezeigt ist. Die Temperatur T0 liegt in dem Temperaturbereich, in welchem ein Reißen des Elementabschnitts 41 nicht auftreten wird, beispielsweise von 140 °C bis 200 °C.As described hereinabove, there is a fear that the element portion 41 is contaminated if water evaporates when the element portion 41 is covered with the water droplets. Therefore, if the volume of the water droplets is very large, the element portion 41 may be contaminated when the volume of the water droplets in the water repelling temperature range is reduced to the level at which the water-caused cracking of the element portion will not occur, thereby increasing the exhaust gas temperature. In 9 a relationship between the element temperature and a resistance volume of the water droplets is shown with a curved line. The resistive volume of water droplets corresponds to a volume at which water rupture will not occur (a minimum value to induce water rupture). An inside of the courses (lower side), particularly a point of an origin side, corresponds to an area where water-caused tearing will not occur. In contrast, an outside of the curve (upper side) corresponds to an area where water-caused cracking will occur. There is a temperature range that 9 is indicated with hatching, in which cracking of the element portion 41 is not caused regardless of the volume of water droplets of the element portion 41 . Therefore, if the volume of water droplets of the element portion 41 is very large, it is preferable that the element portion 41 is heated at a temperature T0, which corresponds to the temperature range that does not cause cracking of the element portion 41, until the volume of water droplets of the element portion 41 decreases to a certain level, as in 7 is shown. The temperature T0 is in the temperature range in which cracking of the element portion 41 will not occur, for example, from 140°C to 200°C.

Falls sich der Elementabschnitt 41 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, ist die Abgastemperatur dann relativ niedrig. Folglich kann die Temperatur des Elementabschnitts 41 höher sein als die Abgastemperatur oder diese kann nahe an der Abgastemperatur liegen, auch wenn der Elementabschnitt 41 in dem Temperaturbereich erwärmt wird, welcher ein Reißen des Elementabschnitts 41 verhindert. Darüber hinaus tritt eine Thermophorese von Verunreinigungen von dem Elementabschnitt 41 zu dem Abgas auf oder eine Thermophorese von Verunreinigungen von dem Abgas zu dem Elementabschnitt 41 kann unterdrückt werden. Das durch Wasser hervorgerufene Reißen des Sensorabschnitts 40 kann daher verhindert werden und außerdem kann eine Verunreinigung des Elementabschnitts 41 aufgrund von Verunreinigungen ebenso unterdrückt werden. Jede Funktion der Steuerschaltung 61 und der ECU 70 wird nachfolgend detailliert beschrieben.If the element portion 41 is in the water intruded state, then the exhaust gas temperature is relatively low. Consequently, the temperature of the element portion 41 can be higher than the exhaust gas temperature or close to the exhaust gas temperature even if the element portion 41 is heated in the temperature range that prevents the element portion 41 from cracking. Moreover, thermophoresis of impurities from the element portion 41 to the exhaust gas occurs, or thermophoresis of impurities from the exhaust gas to the element portion 41 can be suppressed. Therefore, cracking of the sensor portion 40 caused by water can be prevented, and contamination of the element portion 41 due to impurities can also be suppressed. Each function of the control circuit 61 and the ECU 70 will be described in detail below.

Der erste Schätzabschnitt 70B schätzt ein Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 ab. Das Wasserkonzentrat, welches in dem Auslassdurchlass 13 vorliegt, basiert auf einem Volumen des verbrannten Kraftstoffes und einem in einem Einlass enthaltenen Wasser. Das heißt, der erste Schätzabschnitt 70B schätzt das Volumen an Wasser in dem Auslassdurchlass 13 basierend auf zumindest einer Größe aus einem Betriebszustand der Maschine 20 bevor die Maschine zuvor gestoppt wurde, einer Zeit ausgehend davon, als der Betrieb der Maschine 20 zuvor gestoppt wurde, einem Betriebszustand nachdem die Maschine 20 zu der vorliegenden Zeit gestartet wird, einer Zeit ausgehend davon, wenn die Maschine 20 zu der vorliegenden Zeit gestartet wird, und einer Außentemperatur zu der Inbetriebnahmezeit der Maschine 20 zu der vorliegenden Zeit ab. Ein abgeschätztes Wasservolumen entspricht einem Volumen des Kondenswassers. Unter Berücksichtigung des Betriebszustands, bevor die Maschine 20 gestoppt wurde, wird eine Schätzgenauigkeit des Volumens an Kondenswasser in dem Auslassdurchlass unmittelbar nachdem die Maschine 20 neu gestartet ist, erhöht. Zusätzlich wird durch Berücksichtigen des Betriebszustands der Maschine 20 unmittelbar nachdem die Maschine 20 neu gestartet ist, die Schätzgenauigkeit eines vorliegenden Volumens an Kondenswasser erhöht.The first estimating section 70B estimates a water volume in the outlet passage 13 . The water concentrate present in the outlet passage 13 is based on a burned fuel volume and water contained in an inlet. That is, the first estimating section 70B estimates the volume of water in the discharge passage 13 based on at least one of an operating state of the engine 20 before the engine was previously stopped, a time from when the operation of the engine 20 was previously stopped operating state after the engine 20 is started at the present time, a time from when the engine 20 is started at the present time, and an outside temperature at the startup time of the engine 20 at the present time. An estimated volume of water corresponds to a volume of condensate sers. Considering the operation state before the engine 20 is stopped, an estimation accuracy of the volume of condensed water in the discharge passage immediately after the engine 20 is restarted is increased. In addition, by considering the operation state of the engine 20 immediately after the engine 20 is restarted, the estimation accuracy of a present volume of condensed water is increased.

Der zweite Schätzabschnitt 60A schätzt das Wasservolumen des Auslassdurchlasses 13 basierend auf Informationen des PM-Sensors 50 ab. Der zweite Schätzabschnitt 60A schätzt insbesondere das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 als größer als eine Schwelle L1 (Wasserableitungsschwelle) ab, falls eine Erhöhungsrate einer Temperatur des Elementabschnitts niedriger als eine vorbestimmte Rate ist, wenn der Heizer 44 den Elementabschnitt 41 erwärmt. Falls die Temperaturerhöhungsrate jedoch höher als die vorbestimmte Rate ist, wird das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 als niedriger oder gleich der Schwelle L1 bestimmt. Die Schwelle L1 ist nachfolgend detailliert beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorbestimmte Rate einer Erhöhungsrate der Temperatur des Elementabschnitts 41 entsprechen kann, die aus der Abgastemperatur, der Abgasgeschwindigkeit und einer Ladeleistung abgeschätzt ist.The second estimation section 60</b>A estimates the water volume of the outlet passage 13 based on information from the PM sensor 50 . Specifically, the second estimation section 60A estimates the water volume in the outlet passage 13 to be larger than a threshold L1 (water drainage threshold) if an increase rate of a temperature of the element section is lower than a predetermined rate when the heater 44 heats the element section 41 . However, if the temperature increase rate is higher than the predetermined rate, the water volume in the outlet passage 13 is determined to be lower than or equal to the threshold L1. The threshold L1 is described in detail below. It is noted that the predetermined rate may correspond to an increase rate of the temperature of the element portion 41 estimated from the exhaust gas temperature, the exhaust gas speed, and a charging power.

Wenn sich der Auslassdurchlass 13 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, existieren Situationen, in welchen sich der Sensorabschnitt 41 ebenso in einem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, wie in 11 gezeigt ist. Die Temperaturerhöhungsrate des Sensorabschnitts 41 ist langsamer, wenn sich der Sensorabschnitt 41 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, im Vergleich dazu, wenn sich der Sensorabschnitt 41 nicht in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, wenn der Sensorabschnitt 41 erwärmt wird. Folglich kann, falls die Temperaturerhöhungsrate des Sensors 41 niedriger als die vorbestimmte Rate ist, abgeschätzt werden, dass das Wasservolumen größer als die Schwelle L1 ist. Das heißt, der Zustand mit eingedrungenem Wasser des Sensorabschnitts 41 kann abgeschätzt werden. Ein abgeschätztes Wasservolumen entspricht einem Gesamtvolumen von Wasser, welches sich in dem Auslassdurchlass 13 befindet. Wenn Wasser von außen in den Auslassdurchlass 13 strömt, wird das Wasservolumen, welches in den Auslassdurchlass 13 strömt, und das Volumen des Kondenswassers kombiniert als das Wasservolumen abgeschätzt.When the outlet passage 13 is in the water permeated state, there are situations where the sensor portion 41 is also in a water permeated state, as in FIG 11 is shown. The temperature increase rate of the sensor portion 41 is slower when the sensor portion 41 is in the water intruded state compared to when the sensor portion 41 is not in the water infiltrated state when the sensor portion 41 is heated. Consequently, if the temperature increase rate of the sensor 41 is lower than the predetermined rate, it can be estimated that the water volume is larger than the threshold L1. That is, the water intruded state of the sensor portion 41 can be estimated. An estimated volume of water corresponds to a total volume of water that is in the outlet passage 13 . When water flows into the outlet passage 13 from the outside, the volume of water flowing into the outlet passage 13 and the volume of condensed water combined are estimated as the water volume.

Der zweite Schätzabschnitt 60A schätzt das Wasservolumen innerhalb des Auslassdurchlasses 13 als größer als die Schwelle L1 ab, insbesondere in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser, wenn ein Strom, der durch das Aufbringen einer vorbestimmten Spannung auf den Sensorabschnitt 41 fließt, einen vorbestimmten Strom übersteigt. Der zweite Schätzabschnitt 60A schätzt das Wasservolumen als kleiner oder gleich der Schwelle L1 ab, wenn der Strom niedriger als der vorbestimmte Strom ist. Das hier beschriebene abgeschätzte Wasservolumen entspricht ebenso dem Gesamtvolumen von Wasser, welches in dem Auslassdurchlass 13 vorliegt.The second estimating section 60A estimates the water volume within the outlet passage 13 to be larger than the threshold L1 particularly in the water infiltrated state when a current flowing by applying a predetermined voltage to the sensor section 41 exceeds a predetermined current. The second estimating section 60A estimates the water volume to be less than or equal to the threshold L1 when the current is lower than the predetermined current. The estimated water volume described here also corresponds to the total volume of water present in the outlet passage 13 .

Da Wasser, welches Verunreinigungen enthält, eine Leitfähigkeit besitzt, wird ein Strom fließen, der den vorbestimmten Strom übersteigt, wenn die vorbestimmte Spannung in einem Fall des Eindringens von Wasser des Elementabschnitts 41 aufgebracht wird. Folglich kann das Wasservolumen als größer als die Schwelle L1 abgeschätzt werden, wenn der fließende Strom den vorbestimmten Strom übersteigt. Der Strom fließt durch das Aufbringen der vorbestimmten Spannung bei dem Elementabschnitt 41. Da PM ebenso eine Leitfähigkeit besitzen, wie vorstehend beschrieben ist, ist anzumerken, dass der Strom fließt, wenn die vorbestimmte Spannung aufgebracht wird, auch wenn PM zwischen den Elektroden 41 und 42 des Elementabschnitts 41 gesammelt sind. Folglich wird der Betrag an gesammelten PM zu der vorhergehenden Zeit, zu welcher die Maschine 20 gestoppt wurde, als kleiner als ein vorbestimmter Betrag an gesammelten PM abgeschätzt. Falls der Stromfluss aufgrund der Ansammlung von PM relativ klein ist, schätzt der zweite Schätzabschnitt 60A das Wasservolumen basierend auf dem Strom ab, welcher zu dem Elementabschnitt 41 fließt. Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Ausführungsform ein Schätzabschnitt aus dem ersten Schätzabschnitt 70B und dem zweiten Schätzabschnitt 60A gebildet ist.Since water containing impurities has conductivity, a current exceeding the predetermined current will flow when the predetermined voltage is applied in a case of water intrusion of the element portion 41 . Consequently, the water volume can be estimated to be larger than the threshold L1 when the flowing current exceeds the predetermined current. The current flows by applying the predetermined voltage to the element portion 41. Since PM also has conductivity as described above, it is noted that the current flows when the predetermined voltage is applied even if PM is between the electrodes 41 and 42 of the element portion 41 are collected. Consequently, the amount of PM collected at the previous time the engine 20 was stopped is estimated to be less than a predetermined amount of PM collected. If the current flow is relatively small due to the accumulation of PM, the second estimating section 60</b>A estimates the water volume based on the current flowing to the element section 41 . It should be noted that in the present embodiment, an estimation section is made up of the first estimation section 70B and the second estimation section 60A.

Nun wird die Schwelle L1 beschrieben.The threshold L1 will now be described.

Wenn der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird, ist das Volumen an Wassertröpfchen, welches das Auftreten eines durch Wasser hervorgerufenen Reißens des Elementabschnitts 41 bewirkt, als ein Volumen von Wassertröpfchen einer Wasserableitung bezeichnet. Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Minimalwert, der bewirkt, dass ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen auftritt, als ein Volumen von Wassertröpfchen W1 vorgegeben, wenn der Elementabschnitt 41 bei dem Minimalwert in dem Wasserabweisungserwärmungsbereich erwärmt wird. Das Volumen an Wassertröpfchen W1 entspricht dem Volumen an Wassertröpfchen des Wasserableitung.When the panel portion 41 is heated in the water repellency temperature range, the volume of water droplets that causes water-caused cracking of the panel portion 41 to occur is referred to as a volume of water droplets of water drainage. As in 9 1, a minimum value that causes water-caused cracking to occur is set as a volume of water droplets W1 when the element portion 41 is heated at the minimum value in the water-repellency heating range. The volume of water droplets W1 corresponds to the volume of water droplets of the water drain.

10 entspricht einer gekrümmten Linie einer Beziehung zwischen dem Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 und einem Maximalvolumen der Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41. Das Maximalvolumen der Wassertröpfchen entspricht einem Maximalwert des Volumens an Wasser, welches auf den Elementabschnitt 41 fällt. Das heißt, der Maximalwert entspricht einem Maximalwert von Wassertröpfchen, welche auf den Elementabschnitt fallen, wenn das Fahrzeug hinsichtlich der Geschwindigkeit plötzlich beschleunigt oder plötzlich stoppt, wobei sich in dem Auslassdurchlass 13 ein entsprechendes Wasservolumen befindet. Das Maximalvolumen der Wassertröpfchen kann durch eine Umwandlung des Wasservolumens in dem Auslassdurchlass 13 berechnet werden. Wie in 10 gezeigt ist, entspricht die Schwelle L1 einem Wert, der kleiner oder gleich dem Wasservolumen ist, das einem Maximalvolumen an Wassertröpfchen entspricht, wenn das Maximalvolumen von Wassertröpfchen als das Volumen der Wassertröpfchen W1 vorgegeben ist. Die Schwelle L1 kann insbesondere lediglich als ein Wasservolumen in dem Auslassdurchlass bestimmt werden, welches ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Elementabschnitts 41 verhindert, auch wenn der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird. Die Schwelle L1 entspricht beispielsweise 1L (Liter). Der 1L entspricht einem Volumen, wenn das Volumen von in dem Abgas enthaltenen Kondenswasser relativ groß ist. Auf diese Art und Weise werden durch das Einstellen der Schwelle L1, wenn das Wasservolumen des Auslassdurchlasses 13 kleiner als die Schwelle L1 ist, ein durch Wasser hervorgerufenes Rei-ßen und eine Verunreinigung des Elementabschnitts 41 unterdrückt, auch wenn der Elementabschnitt 41 bei der Wasserabweisungstemperatur T1 des Wasserabweisungstemperaturbereichs erwärmt wird. 10 corresponds to a curved line of a relationship between the water volume in the outlet passage 13 and a maximum volume of the water droplets of the element portion 41. The maximum volume of the water droplets corresponds to a maximum value of the volume of water falling on the element section 41. That is, the maximum value corresponds to a maximum value of water droplets falling on the element portion when the vehicle suddenly accelerates in speed or stops suddenly with a corresponding volume of water in the outlet passage 13 . The maximum volume of water droplets can be calculated by converting the volume of water in the outlet passage 13 . As in 10 1, the threshold L1 corresponds to a value less than or equal to the water volume corresponding to a maximum volume of water droplets when the maximum volume of water droplets is given as the volume of water droplets W1. Specifically, the threshold L1 can be determined only as a volume of water in the outlet passage that prevents water-caused cracking of the element portion 41 even when the element portion 41 is heated in the water repellency temperature range. The threshold L1 corresponds to 1L (litres), for example. The 1L corresponds to a volume when the volume of condensed water contained in the exhaust gas is relatively large. In this way, by setting the threshold L1 when the water volume of the outlet passage 13 is smaller than the threshold L1, water-caused cracking and contamination of the element portion 41 are suppressed even when the element portion 41 is at the water repelling temperature T1 of the water repellency temperature range.

Es ist anzumerken, dass die in 9 und 10 gezeigte j eweilige Korrespondenzbeziehung beispielsweise in Versuchen im Vorhinein erlangt wird. In 10 ist die Sättigung des Maximalvolumens der Wassertröpfchen, wenn das Wasservolumen innerhalb des Auslassdurchlasses 13 größer als ein bestimmtes Niveau ist, dadurch bedingt, dass das Maximalvolumen der Wassertröpfchen nicht zunimmt, auch wenn das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 weiter zunimmt. Das heißt, wenn Wassertröpfchen, die eine gesamte Oberfläche eines Abschnitts des Elementabschnitts 41, der zu dem Abgas freiliegend ist, mit einen bestimmten Wasserbetrag bedecken, wird das Maximalvolumen von Wassertröpfchen nicht zunehmen, auch wenn das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass weiter zunimmt.It should be noted that the in 9 and 10 shown respective correspondence relationship is obtained in advance, for example, in experiments. In 10 the saturation of the maximum volume of water droplets when the water volume within the outlet passage 13 is greater than a certain level is due to the maximum volume of water droplets not increasing even if the water volume in the outlet passage 13 further increases. That is, when water droplets covering an entire surface of a portion of the element portion 41 exposed to the exhaust gas with a certain amount of water, the maximum volume of water droplets will not increase even if the water volume in the exhaust passage further increases.

Der erste Temperatursteuerungsabschnitt 60B erwärmt den Elementabschnitt 41 unter Verwendung des Heizers 44 in dem Temperaturbereich, in welchem ein Reißen davon nicht auftreten wird, wenn bestimmt wird, dass das abgeschätzte Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 größer als die Schwelle L1 ist. Das heißt, der Heizer 44 erwärmt den Elementabschnitt 41, wenn bestimmt wird, dass sich der Auslassdurchlass 13 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet. Bei diesem Punkt ist es nicht notwendig, den Elementabschnitt 41 mit einer festgelegten Temperatur zu erwärmen, das heißt, die Temperatur des Elementabschnitts 41 kann in dem Temperaturbereich verändert werden, so dass ein Reißen davon nicht auftreten wird. Folglich gehen Verunreinigungen, die in dem Kondenswasser enthalten sind, durch eine Thermophorese von dem Elementabschnitt 41 zu dem Abgas über.The first temperature control section 60B heats the element section 41 using the heater 44 in the temperature range in which cracking thereof will not occur when it is determined that the estimated water volume in the outlet passage 13 is larger than the threshold L1. That is, the heater 44 heats the element portion 41 when it is determined that the discharge passage 13 is in the water invaded state. At this point, it is not necessary to heat the element portion 41 at a fixed temperature, that is, the temperature of the element portion 41 can be changed in the temperature range that cracking thereof will not occur. Consequently, impurities contained in the condensed water transfer from the element portion 41 to the exhaust gas by thermophoresis.

Der Wasserableitungsbestimmungsabschnitt 70C bestimmt, dass die Wasserableitung des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, wenn das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 kleiner oder gleich der Schwelle L1 ist.The water drainage determination section 70C determines that the water drainage of the outlet passage 13 is completed when the volume of water in the outlet passage 13 is less than or equal to the threshold L1.

Ein Zustand des Abschließens der Wasserableitung entspricht nicht einem Zustand, in welchem die Oberfläche des Elementabschnitts 41 in ihrer Gesamtheit mit den Wassertröpfchen bedeckt ist, sondern einem Zustand, in welchem Wassertröpfchen an Teilen der Oberfläche des Auslassdurchlasses 13 haften.A state of completing the water drainage corresponds not to a state in which the surface of the element portion 41 is entirely covered with the water droplets but to a state in which water droplets adhere to parts of the surface of the discharge passage 13 .

Der zweite Temperatursteuerungsabschnitt 60C erwärmt den Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich unter Verwendung des Heizers 44 für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist. Die Temperatur des Elementabschnitts 41 kann in dem Wasserabweisungstemperaturbereich verändert werden. Die vorbestimmte Zeitdauer entspricht einer Zeitdauer ausgehend davon, wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung abgeschlossen ist, bis der Trocknungsbestimmungsabschnitt D bestimmt, dass das Trocken des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist.The second temperature control section 60C heats the element section 41 in the water repellency temperature range using the heater 44 for a predetermined period of time when it is determined that water drainage of the outlet passage 13 is completed. The temperature of the element portion 41 can be changed in the water repellency temperature range. The predetermined period of time corresponds to a period of time from when it is determined that the water drainage is completed until the drying determination section D determines that the drying of the outlet passage 13 is completed.

Der Trocknungsbestimmungsabschnitt 70D bestimmt, dass das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, wenn das abgeschätzte Wasservolumen kleiner als eine Schwelle L2 (Trocknungsschwelle) ist.The drying determination section 70D determines that the drying of the outlet passage 13 is completed when the estimated water volume is smaller than a threshold L2 (drying threshold).

Die Schwelle L2 ist nachstehend beschrieben. Wenn der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird, ist das Volumen der Wassertröpfchen des Elementabschnitts 41, bei welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen davon auftritt, als ein Volumen von Trocknungs-Wassertröpfchen vorgegeben. Wenn der Elementabschnitt 41 bei einer minimalen Temperatur des Verbrennungstemperaturbereichs erwärmt wird, ist der untere Grenzwert der Wassertröpfchen, welcher ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen hervorruft, als ein Volumen W2 der Wassertröpfchen vorgegeben, wie in 9 gezeigt. Das Volumen W2 an Wassertröpfchen entspricht einem Volumen der Trocknungs-Wassertröpfchen. Wie in 10 gezeigt ist, entspricht die Schwelle L2 einem Wert, der kleiner oder gleich einem Wasservolumen ist, das dem Maximalvolumen von Wassertröpfchen entspricht, wenn das Maximalvolumen von Wassertröpfchen als das Volumen W2 der Wassertröpfchen vorgegeben ist. Das heißt, die Schwelle L2 bestimmt, dass das Wasservolumen innerhalb des Auslassdurchlasses 13 lediglich einem Level entspricht, bei welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Elementabschnitts 41 nicht auftreten wird, auch wenn der Elementabschnitt 41 in dem Verbrennungstemperaturbereich erwärmt wird.The threshold L2 is described below. When the element portion 41 is heated in the water repellency temperature range, the volume of water droplets of the element portion 41 at which water-caused cracking thereof occurs is set as a volume of drying water droplets. When the element portion 41 is heated at a minimum temperature of the combustion temperature range, the lower limit of the water droplets causing water-caused cracking is a volume W2 of the water droplets specified as in 9 shown. The volume W2 of water droplets corresponds to a volume of the drying water droplets. As in 10 1, the threshold L2 corresponds to a value less than or equal to a water volume corresponding to the maximum volume of water droplets when the maximum volume of water droplets is given as the volume W2 of water droplets. That is, the threshold L2 determines that the water volume within the exhaust passage 13 corresponds only to a level at which water-caused cracking of the element portion 41 will not occur even if the element portion 41 is heated in the combustion temperature range.

Die Schwelle L2 entspricht beispielsweise 0,1 L.For example, the threshold L2 corresponds to 0.1 L.

Auf diese Art und Weise werden durch das Einstellen der Schwelle L2, falls das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 kleiner als die Schwelle L2 ist, ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen und eine Verunreinigung des Elementabschnitts 41 unterdrückt, auch wenn der Elementabschnitt 41 bei der Verbrennungstemperatur T2 in dem Verbrennungstemperaturbereich erwärmt wird.In this way, by setting the threshold L2, if the volume of water in the discharge passage 13 is smaller than the threshold L2, water-caused cracking and contamination of the element portion 41 are suppressed even when the element portion 41 is at the combustion temperature T2 in the combustion temperature range.

Der dritte Temperatursteuerungsabschnitt 60D erwärmt den Elementabschnitt 41 in dem Verbrennungstemperaturbereich unter Verwendung des Heizers 44 für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn bestimmt wird, dass das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist. Die Temperatur des Elementabschnitts 41 kann in dem Verbrennungstemperaturbereich verändert werden. Die vorbestimmte Zeitdauer entspricht einer Zeitdauer, welche zum Entfernen von gesammelten PM ausreichend ist. Wie in 7 gezeigt ist, wird, nachdem die gesammelten PM entfernt sind, das Erwärmen durch den Heizer 44 gestoppt und die Erfassung von PM dauert an, bis die Maschine 20 gestoppt ist. Es ist anzumerken, dass es zu der Inbetriebnahmezeit der Maschine 20, falls das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 kleiner als die Schwelle L2 ist, vorzuziehen ist, dass der Elementabschnitt 41 ausgehend von dem Start in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird, ohne den Elementabschnitt 41 in dem Temperaturbereich zu erwärmen, in welchem ein Reißen davon nicht auftreten wird.The third temperature control section 60D heats the element section 41 in the combustion temperature range using the heater 44 for a predetermined period of time when it is determined that the drying of the exhaust passage 13 is completed. The temperature of the element portion 41 can be changed in the combustion temperature range. The predetermined period of time corresponds to a period of time sufficient for removing collected PM. As in 7 1, after the collected PM is removed, heating by the heater 44 is stopped and the detection of PM continues until the engine 20 is stopped. It should be noted that at the start-up time of the machine 20, if the water volume inside the outlet passage 13 is smaller than the threshold L2, it is preferable that the element portion 41 is heated from the start in the water repellency temperature range without the element portion 41 in to the temperature range in which cracking thereof will not occur.

Nachfolgend wird ein Erfassungsablauf bzw. -vorgang der Menge an PM unter Bezugnahme auf das in 12 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. In diesem Vorgang werden die ECU 70 und die Steuerschaltung 61 in Zusammenhang mit der Inbetriebnahme der Maschine 20 geeignet ausgeführt.Next, a detection process of the amount of PM will be described with reference to FIG 12 flowchart shown. In this process, the ECU 70 and the control circuit 61 associated with the starting of the engine 20 are appropriately executed.

Zunächst wird in 12 bei Schritt S10 die vorbestimmte Spannung auf die Elektroden 42 und 43 des Elementabschnitts 41 aufgebracht und Strom wird zu dem Heizer 44 geführt. Nachfolgend wird das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 aus jeder Größe aus dem Betriebszustand beispielsweise der Maschine 20, der Temperaturerhöhungsrate des Elementabschnitts 41 und dem zu dem Elementabschnitt 41 fließenden Strom abgeschätzt. Nachfolgend wird bei Schritt S11 bestimmt, ob das abgeschätzte Wasservolumen größer als die Schwelle L1 ist. Insbesondere wird bei Schritt S11 bestimmt, ob das abgeschätzte Wasservolumen aus zumindest einer Größe aus dem Betriebszustand beispielsweise der Maschine 20, der Temperaturerhöhungsrate des Elementabschnitts 41 und dem zu dem Elementabschnitt 41 fließenden Strom größer als die Schwelle L1 ist. Es ist anzumerken, dass bei Schritt 11, falls zumindest zwei oder sämtliche der abgeschätzten Wasservolumina aus den abgeschätzten drei Wasservolumina, wie vorstehend erwähnt, größer als die Schwelle L1 sind, die Bestimmung vorzugsweise einer zustimmenden Bestimmung entspricht.First, in 12 the predetermined voltage is applied to the electrodes 42 and 43 of the element portion 41 and current is supplied to the heater 44 at step S10. Subsequently, the water volume inside the outlet passage 13 is estimated from each of the operating condition of the engine 20, for example, the temperature increase rate of the element portion 41, and the current flowing to the element portion 41. Subsequently, at step S11, it is determined whether the estimated water volume is greater than the threshold L1. Specifically, at step S11, it is determined whether the estimated water volume is greater than the threshold L1 from at least one of the operating condition of, for example, the engine 20, the temperature increase rate of the element portion 41, and the current flowing to the element portion 41. It should be noted that at step 11, if at least two or all of the estimated water volumes out of the estimated three water volumes are greater than the threshold L1 as mentioned above, the determination is preferably an affirmative determination.

Falls bei Schritt 11 bestimmt wird, dass das abgeschätzte Wasservolumen größer als die Schwelle L1 ist, das heißt, wenn das Eindringen von Wasser bestimmt wird, wird dann bei Schritt S12 die Leistungszuführung des Heizers 44 gesteuert und der Elementabschnitt 41 wird mit der Temperatur T0 erwärmt, so dass ein Reißen davon nicht auftreten wird, und der Vorgang kehrt zu Schritt S10 zurück. Wenn bei Schritt 11 bestimmt wird, dass das abgeschätzte Wasservolumen kleiner oder gleich der Schwelle L1 ist, insbesondere wenn bestimmt wird, dass die Wasserableitung des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, wird bei Schritt S13 nachfolgend die Leistungszuführung des Heizers 44 gesteuert und der Elementabschnitt 41 wird in dem Wasserabweisungserwärmungsbereich T1 erwärmt.If it is determined at step 11 that the estimated water volume is greater than the threshold L1, that is, if water intrusion is determined, then at step S12 the power supply of the heater 44 is controlled and the element portion 41 is heated at the temperature T0 , so that rupture thereof will not occur, and the process returns to step S10. When it is determined at step 11 that the estimated water volume is less than or equal to the threshold L1, specifically, when it is determined that the water drainage of the outlet passage 13 is completed, at step S13 subsequently, the power supply of the heater 44 is controlled and the element portion 41 is in the water-repellent heating region T1.

Nachfolgend wird bei Schritt S14 das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 abgeschätzt und es wird bestimmt, ob das abgeschätzte Wasservolumen kleiner als die Schwelle L2 ist, beispielsweise basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 20 und Temperaturbedingungen, welche durch den ersten Schätzabschnitt 70B bestimmt werden.Subsequently, at step S14, the water volume inside the outlet passage 13 is estimated and it is determined whether the estimated water volume is smaller than the threshold L2 based on, for example, the operating state of the engine 20 and temperature conditions determined by the first estimation section 70B.

Wenn bei Schritt S 14 bestimmt wird, dass das abgeschätzte Wasservolumen größer oder gleich der Schwelle L2 ist, insbesondere wenn bestimmt wird, das das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 nicht abgeschlossen ist, kehrt der Ablauf zu Schritt S 13 zurück. Falls bei Schritt S14 andererseits bestimmt wird, dass das abgeschätzte Wasservolumen kleiner als die Schwelle L2 ist, insbesondere wenn bestimmt wird, das das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, fährt der Ablauf zu Schritt S 15 voran. Bei Schritt S15 wird die Leistungszuführung des Heizers 44 gesteuert und der Elementabschnitt 41 wird mit der Verbrennungstemperatur T2 erwärmt. Die auf dem Elementabschnitt 41 gesammelten PM werden somit entfernt.When it is determined in step S14 that the estimated water volume is greater than or equal to the threshold L2, specifically when it is determined that drying of the outlet passage 13 is not completed, the flow returns to step S13. On the other hand, if it is determined at step S14 that the estimated water volume is less than the threshold L2, in particular More when it is determined that the drying of the outlet passage 13 is completed, the flow advances to step S15. At step S15, the power supply of the heater 44 is controlled, and the element portion 41 is heated at the combustion temperature T2. The PM collected on the element portion 41 are thus removed.

Nachfolgend werden bei Schritt S 16 die auf dem Elementabschnitt 41 abgelagerten PM aufgenommen und die PM werden erfasst. Bei Schritt S17 endet die Erfassung von PM mit der Beendigung der Maschine 20. Wenn bei Schritt S 18 die Maschine 20 stoppt, werden Informationen über den Betriebszustand und die Stoppzeit der Maschine 20 in dem Speicher der ECU 70 aufgenommen. Der Vorgang wird dann beendet.Subsequently, at step S16, the PM deposited on the element portion 41 is picked up and the PM is detected. At step S17, the detection of PM ends with the engine 20 being stopped. The process is then terminated.

Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform stellt die folgenden Effekte bereit.The first embodiment described above provides the following effects.

Wenn das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 größer als die Schwelle L1 ist, wird der Elementabschnitt 41 in dem Temperaturbereich erwärmt, so dass ein Reißen des Elementabschnitts 41 nicht auftreten wird, und falls das Wasservolumen kleiner oder gleich der Schwelle L1 und größer als die Schwelle L2 ist, wird der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt. Folglich können, wenn der Elementabschnitt 41 getrocknet wird, das Verhindern eines durch Wasser hervorgerufenen Reißens des Elementabschnitts 41 und das Verhindern einer Verunreinigung des Elementabschnitts 41 erreicht werden.When the water volume inside the outlet passage 13 is greater than the threshold L1, the element portion 41 is heated in the temperature range so that cracking of the element portion 41 will not occur, and if the water volume is less than or equal to the threshold L1 and greater than the threshold L2, the element portion 41 is heated in the water repellency temperature range. Consequently, when the element portion 41 is dried, preventing cracking of the element portion 41 caused by water and preventing contamination of the element portion 41 can be achieved.

Wenn der Elementabschnitt 41 erwärmt wird, kann, falls die Temperaturerhöhungsrate des Elementabschnitts 41 niedriger als die vorbestimmte Rate ist, abgeschätzt werden, dass das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 größer als die Schwelle L1 ist, das heißt, der Zustand davon mit eingedrungenem Wasser kann abgeschätzt werden.When the element portion 41 is heated, if the temperature increase rate of the element portion 41 is lower than the predetermined rate, it can be estimated that the water volume inside the outlet passage 13 is larger than the threshold L1, that is, the water permeated state thereof be estimated.

Wenn der durch das Aufbringen der vorbestimmten Spannung zu dem Elementabschnitt 41 fließende Strom den vorbestimmten Strom übersteigt, kann abgeschätzt werden, dass das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 größer als die Schwelle L1 ist, das heißt, der Zustand mit eingedrungenem Wasser kann abgeschätzt werden.When the current flowing by applying the predetermined voltage to the element portion 41 exceeds the predetermined current, it can be estimated that the water volume inside the outlet passage 13 is larger than the threshold L1, that is, the water intruded state can be estimated.

Durch geeignetes Einstellen der Schwelle L1 wird, auch wenn der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt wird, wenn bestimmt wird, dass das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 lediglich einem Volumen entspricht, bei welchem das durch Wasser hervorgerufene Reißen des Elementabschnitts 41 nicht auftreten wird, der Elementabschnitt 41 in dem Wasserabweisungstemperaturbereich erwärmt. Folglich wird ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Elementabschnitts 41 verhindert und die Verunreinigung davon wird ebenso unterdrückt.By appropriately setting the threshold L1, even if the element portion 41 is heated in the water repellency temperature range, if it is determined that the water volume in the outlet passage 13 is only a volume at which the water-caused cracking of the element portion 41 will not occur, the Element portion 41 heated in the water repellency temperature range. Consequently, water-caused cracking of the element portion 41 is prevented, and contamination thereof is also suppressed.

Durch Erwärmen des Elementabschnitts 41 in dem Verbrennungstemperaturbereich, wenn das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, kann das Verhindern eines durch Wasser hervorgerufenen Reißens des Elementabschnitts 41 mit höherer Sicherheit erreicht werden.By heating the element portion 41 in the combustion temperature range when the drying of the exhaust passage 13 is completed, prevention of water-caused cracking of the element portion 41 can be achieved with higher certainty.

Durch geeignetes Einstellen der Schwelle L2 wird, auch wenn der Elementabschnitts 41 in dem Verbrennungstemperaturbereich erwärmt wird, wenn bestimmt wird, dass das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 lediglich einem Volumen entspricht, bei welchem ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Sensorelements 41 nicht auftreten wird, der Elementabschnitt 41 in dem Verbrennungstemperaturbereich erwärmt. Folglich wird ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen des Elementabschnitts 41 verhindert und die Verunreinigung davon wird ebenso unterdrückt.By appropriately setting the threshold L2, even if the element portion 41 is heated in the combustion temperature range, if it is determined that the water volume in the outlet passage 13 is only a volume at which water-caused cracking of the sensor element 41 will not occur, the Element portion 41 heated in the combustion temperature range. Consequently, water-caused cracking of the element portion 41 is prevented, and contamination thereof is also suppressed.

Das Wasservolumen in dem Auslassdurchlass 13 kann beispielsweise basierend auf dem Betriebszustand davon, bevor die Maschine 20 zuvor gestoppt wurde, der Zeit ausgehend davon, als die Maschine zuvor gestoppt wurde, dem Betriebszustand, nachdem die Maschine 20 neu gestartet ist, und den Temperaturbedingungen mit hoher Präzision abgeschätzt werden.The water volume in the outlet passage 13 can be calculated based on, for example, the operating state thereof before the engine 20 was previously stopped, the time from when the engine was previously stopped, the operating state after the engine 20 restarted, and the high temperature conditions precision can be estimated.

Eine Haltbarkeit des Elementabschnitts 41, welcher PM sammelt, kann unter Verwendung von thermisch stabilen und chemisch stabilen Keramikmaterialien als Materialien für die Isolationssubstrate 45 und 45 erhöht werden.A durability of the element portion 41 that collects PM can be increased by using thermally stable and chemically stable ceramics as materials for the insulating substrates 45 and 45 .

(Zweite Ausführungsform)(Second embodiment)

Nachfolgend werden Teile einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 13 beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.Parts of a second embodiment are described below with reference to FIG 13 described which are different from the first embodiment.

Falls die Maschine 20 einem Dieselmotor entspricht, ist ein Ansaugvolumen groß und die Temperatur von Abgas ist im Vergleich zu einem Ottomotor niedrig. Beispielsweise steigt eine Abgastemperatur eines Dieselmotors auf 400 °C im Vergleich zu 800 °C für einen Ottomotor. Folglich wird, falls die Maschine 20 einem Dieselmotor entspricht, der Auslassdurchlass 13 einfach abgekühlt, wenn eine Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, und Kondenswasser kann im Vergleich zu einem Ottomotor erzeugt werden. Darüber hinaus kann der Elementabschnitt 41 in den Zustand mit eingedrungenem Wasser gelangen. Außerdem kann, falls die Maschine 20 in einem Hybridfahrzeug eingebaut ist, ein Abkühlen des Auslassdurchlasses 13 und eine Erzeugung von Kondenswasser während einer Leerlaufreduktion und wenn die Kraftstoffzufuhr bei einem Regenerationsbremspunkt unterbrochen ist, auftreten. Bei solchen Umständen kann der Elementabschnitt 41 in den Zustand mit eingedrungenem Wasser gelangen.If the engine 20 corresponds to a diesel engine, an intake volume is large and the temperature of exhaust gas is low compared to a gasoline engine. For example, an exhaust gas temperature of a diesel engine rises to 400°C compared to 800°C for a spark ignition engine. Consequently, if the engine 20 corresponds to a diesel engine, the exhaust passage 13 is easily cooled when fuel supply is cut off, and condensed water may be generated compared to a gasoline engine. In addition, the element portion 41 may become the water infiltrated state. Additionally, if machine 20 is in a Hyb rid vehicle, cooling of the exhaust passage 13 and generation of condensed water occur during idle reduction and when fuel supply is cut off at a regenerative braking point. Under such circumstances, the element portion 41 may come into the water infiltrated state.

Beispielsweise in einer Situation mit heftigem Regen kann eine Situation auftreten, dass Wasser während des Betriebs der Maschine 20 in den Auslassdurchlass 13 eindringt und der Elementabschnitt 41 dem Zustand mit eingedrungenem Wasser unterzogen wird.For example, in a heavy rain situation, there may occur a situation that water invades the outlet passage 13 during the operation of the engine 20 and the element portion 41 is subjected to the water invaded state.

Bei diesem Punkt wird bei der zweiten Ausführungsform während einer Zeitdauer, in welcher PM aufgenommen werden, ein Überwachen dahingehend, ob das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses größer als die Schwelle L1 ist, konstant durchgeführt. Ein Zeitdiagramm in 13 (a), (b) und (c) zeigt eine Fahrzeuggeschwindigkeit, das Wasservolumen im Inneren des Durchlasses 13 und die Temperatur des Elementabschnitts 41, wenn sich Wasser in dem Einlassdurchlass 13 während der PM-Aufnahmezeitdauer sammelt und sich der Elementabschnitt 41 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet.At this point, in the second embodiment, during a period in which PM is ingested, monitoring whether the water volume inside the outlet passage is larger than the threshold L1 is constantly performed. A time chart in 13 (a) , (b) and (c) shows a vehicle speed, the water volume inside the passage 13 and the temperature of the element portion 41 when water accumulates in the intake passage 13 during the PM absorption period and the element portion 41 is in the water intruded state located.

Während einer Zeitdauer, in welcher PM aufgenommen werden, ist das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 größer als die Schwelle L1, und wenn bestimmt wird, das sich der Auslassdurchlass 13 in dem Zustand mit eingedrungenem Wasser befindet, wird der Elementabschnitt 41 durch den Heizer 44 erneut mit der Temperatur T0 erwärmt, bei welcher das Reißen davon nicht auftreten wird. Danach wird, falls das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 kleiner oder gleich der Schwelle L1 ist, bestimmt, dass die Wasserableitung des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, und der Elementabschnitt 41 wird erneut mit der Wasserabweisungstemperatur T1 erwärmt. Falls das Wasservolumen im Inneren des Auslassdurchlasses 13 jedoch kleiner als die Schwelle L2 ist, wird bestimmt, dass das Trocknen des Auslassdurchlasses 13 abgeschlossen ist, und der Elementabschnitt 41 wird erneut mit der Verbrennungstemperatur T2 erwärmt, wodurch die gesammelten PM entfernt werden. Danach wird die Erfassung von PM neu gestartet.During a period in which PM are received, the water volume inside the outlet passage 13 is larger than the threshold L1, and when it is determined that the outlet passage 13 is in the water permeated state, the element portion 41 is heated by the heater 44 reheated with the temperature T0 at which the cracking thereof will not occur. Thereafter, if the water volume inside the outlet passage 13 is less than or equal to the threshold L1, it is determined that water drainage of the outlet passage 13 is completed, and the element portion 41 is heated again at the water repelling temperature T1. However, if the water volume inside the outlet passage 13 is smaller than the threshold L2, it is determined that the drying of the outlet passage 13 is completed, and the element portion 41 is reheated at the combustion temperature T2, thereby removing the collected PM. Thereafter, the acquisition of PM is restarted.

Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird in einem Fall, in welchem das Eindringen von Wasser des Auslassdurchlasses 13 während der Erfassungszeitdauer von PM auftritt, ein durch Wasser hervorgerufenes Reißen unterdrückt und die Erfassung von PM kann durch Zurückstellen des PM-Sensors 50 neu gestartet werden.According to the second embodiment described above, in a case where the water intrusion of the outlet passage 13 occurs during the PM detection period, water cracking is suppressed and the PM detection can be restarted by resetting the PM sensor 50 .

(Weitere Ausführungsformen)(Further embodiments)

Bei Schritt S14 kann das Wasservolumen ebenso durch den zweiten Schätzabschnitt 60A abgeschätzt werden. Insbesondere wenn die Temperaturerhöhungsrate des Elementabschnitts 41 niedriger als eine vorbestimmte Rate ist, ist das abgeschätzte Wasservolumen größer oder gleich der Schwelle L2. Falls die Temperaturerhöhungsrate höher als die vorbestimmte Rate ist, wird abgeschätzt, dass das Wasservolumen kleiner als die Schwelle L2 ist. Die vorbestimmte Rate hier ist als ein größerer Wert eingestellt als die vorbestimmte Rate von Schritt S10. Wenn der durch das Aufbringen einer vorbestimmten Spannung auf den Elementabschnitt 41 fließende Strom den vorbestimmten Strom übersteigt, wird zusätzlich abgeschätzt, dass das Wasservolumen größer oder gleich der Schwelle L2 ist, falls der Strom jedoch kleiner als der vorbestimmte Strom ist, wird abgeschätzt, dass das Wasservolumen kleiner als die Schwelle L2 ist. Der hier beschriebene vorbestimmte Strom entspricht einem kleineren Wert als der vorbestimmte Strom von S10.At step S14, the water volume can also be estimated by the second estimation section 60A. Specifically, when the temperature increase rate of the element portion 41 is lower than a predetermined rate, the estimated water volume is greater than or equal to the threshold L2. If the temperature increase rate is higher than the predetermined rate, it is estimated that the water volume is smaller than the threshold L2. The predetermined rate here is set as a larger value than the predetermined rate of step S10. In addition, when the current flowing by applying a predetermined voltage to the element portion 41 exceeds the predetermined current, it is estimated that the water volume is greater than or equal to the threshold L2, but if the current is smaller than the predetermined current, it is estimated that the Water volume is less than the threshold L2. The predetermined current described here corresponds to a smaller value than the predetermined current of S10.

Eine Funktion der Steuerschaltung 61 der SCU 60, welche durch die ECU 70 aktualisiert wird, und des Heizschalters 62 können in der ECU 70 kombiniert sein. Insbesondere sind die Elektroden 42, 43 und der Heizer 44 mit der ECU 70 verbunden und die PM-Erfassungsvorrichtung 80 ist aus dem PM-Sensor 50 und der ECU 70 aufgebaut. Wenn die PM-Erfassungsvorrichtung 80 mit der SCU 60 und der ECU 70 ausgerüstet ist, kann eine Teilfunktion der Steuerschaltung 61 durch die ECU 70 aktualisiert werden. A function of the control circuit 61 of the SCU 60 updated by the ECU 70 and the heater switch 62 may be combined in the ECU 70. Specifically, the electrodes 42, 43 and the heater 44 are connected to the ECU 70, and the PM detection device 80 is composed of the PM sensor 50 and the ECU 70. FIG. When the PM detection device 80 is equipped with the SCU 60 and the ECU 70 , a partial function of the control circuit 61 can be updated by the ECU 70 .

Eine Teilfunktion der ECU 70 kann ebenso durch die Steuerschaltung 61 aktualisiert werden. Außerdem kann die ECU 70 eine Ausführung der Steuerung der Maschine 20 nicht durchführen.A partial function of the ECU 70 can also be updated by the control circuit 61 . In addition, the ECU 70 cannot execute control of the engine 20 .

Eine anwendbare Maschine der PM-Erfassungsvorrichtung 80 ist nicht auf einem Dieselmotor beschränkt. Das heißt, die PM-Erfassungsvorrichtung 80 kann auf Maschinen bzw. Motoren angewendet werden, die beispielsweise Ottokraftstoff, Alkohol oder Erdgas verwenden.An applicable engine of the PM detection device 80 is not limited to a diesel engine. That is, the PM detection device 80 can be applied to engines using, for example, gasoline, alcohol, or natural gas.

BezugszeichenlisteReference List

2020: Maschinemachine
4141: Elementabschnittelement section
4444: Heizerheater
6060: SCUSCU
7070: ECUECU

Claims

Particle detection device comprising: a member portion (41) on which particulates contained in an exhaust gas of an internal combustion engine are to be adhered; a heater (44) which heats the element portion; a detection section (70A) which detects an amount of particulates based on electrical characteristics of the element section; an estimating section (60, 70) which estimates a water volume in an exhaust passage of the internal combustion engine; a first temperature controller (60B) heating the sensor portion using the heater to cause a temperature of the element portion to be within a temperature range using the heater when the estimated water volume is greater than a water discharge threshold, the element portion whose temperature (T0) is in the temperature range, prevents water-induced cracking of the element section regardless of any volume of water droplets covering the element section; a water drainage determination section (70C) which determines completion of water drainage of the outlet passage when the estimated water volume is smaller than the water drainage threshold; and a second temperature controller (60C) configured to, when it is determined that water drainage is completed, heat the element portion using the heater so that the temperature (T1) of the element portion is maintained in a water repellency temperature range for a predetermined period of time wherein the water repelling temperature range is defined as a lower temperature than a starting temperature of combustion of the particulates and allows water adhered to the element portion to be repelled using the heater.

particle detection device claim 1 wherein the estimating section is configured to, when a rate of increase of a temperature of the element portion is lower than a predetermined rate, estimate the water volume to be larger than the water drainage threshold when the element portion is heated by the heater.

particle detection device claim 1 or 2 wherein the estimating section is configured such that when a flowing current exceeds a predetermined current, it estimates the water volume to be greater than the water drainage threshold, the flowing current corresponding to a current flowing by applying a predetermined voltage to the element section.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 3 , wherein the water drainage threshold corresponds to a value less than or equal to the water volume according to a maximum volume of water droplets; when the volume of water droplets of water drainage is defined as the volume of water droplets which causes water-caused cracking, and the maximum volume of the water droplets covering the element portion is converted from the water volume when the element portion is heated in the water repellency temperature range.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 4 , the apparatus further comprising: a drying determiner (70D) configured to determine that drying of the outlet passage is complete when the water volume is estimated to be smaller than a drying threshold, the drying threshold being defined as smaller than the water drainage threshold ; and a third temperature controller (60D) configured to, when it is determined that the drying is completed, heat the element portion in a combustion temperature range using the heater, the combustion temperature range being defined as a range in which the combustion of particles, characterized in that the predetermined period of time is set as a time from when it is determined that the water drainage is completed to a time when it is determined that the drying of the water drainage is completed.

particle detection device claim 5 , wherein the drying threshold is set to be less than or equal to the water volume according to the maximum volume of water droplets when the volume of water droplets covering the element portion causing water-cracking corresponds to a volume of the drying water droplets, and the maximum volume of the water droplets covering the element portion, which is converted from the water volume, corresponds to the volume of the drying water droplets when the element portion is heated in the combustion temperature range.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 6 , wherein the temperature range which prevents the water-induced cracking of the element portion, regardless of any volume of water droplets covering the element portion, is 140°C to 200°C.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 7 , where the water repellency temperature range corresponds to 350 °C to 600 °C.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 8th , wherein the estimating section calculates the water volume based on at least one of an operating state before a previous stop of the internal combustion engine, a time from the previous stop of an operation of the internal combustion engine, an operating state after a last start-up time of the internal combustion engine, a time from the last start-up time of the Estimates internal combustion engine and a temperature at the last start-up time of the internal combustion engine.

Particle detection device according to one of Claims 1 until 9 , wherein the element portion is formed of a ceramic material.